La pr´ e-s´ election des objets physiques

Dans le but de r´eduire le bruit de fond multijets, on applique une premi`ere s´election bas´ee sur des crit`eres topologiques et cin´ematiques. Les coupures impos´ees se basent sur les grandeurs associ´ees aux objets reconstruits pr´esent´es dans le chapitre III. Cette pr´ e-s´election permet non seulement d’obtenir un lot d’´ev´enements correspondant `a l’´etat final recherch´e mais ´egalement d’en assurer la qualit´e.

V.2.2.1 Vertex primaire

Afin de s´electionner les collisions ayant lieu dans la partie centrale du SMT, et ainsi assurer des traces de bonne qualit´e, on requiert que le vertex primaire soit situ´e dans les 60 cm autour du centre du d´etecteur le long de l’axe du faisceau ∣z∣ < 60 cm. On s’assure de plus qu’au moins trois traces soient associ´ees de mani`ere `a garantir la qualit´e de sa reconstruction. En effet la position du vertex primaire est une information importante pour la reconstruction des objets, notamment la direction des jets et l’´energie manquante, mais ´egalement pour l’identification des jets beaux.

V.2.2.2 Leptons

Nous demandons la pr´esence d’exactement un lepton charg´e d’impulsion transverse P_T > 15 GeV. Les crit`eres sp´ecifiques aux canaux “´electron” et “muon” sont pr´esent´es dans la suite de cette section.

Electron

L’´electron est un objet principalement calorim´etrique, et sa reconstruction est diff´erente entre la partie centrale et les parties `a l’avant du calorim`etre. On analyse donc s´epar´ement les ´ev´enements comportant un ´electron dans la r´egion en pseudo-rapidit´e∣ηdet∣ < 1.1 (CC) et 1.5 < ∣ηdet∣ < 2.5 (EC). Nous utilisons ensuite les crit`eres d’identification d´efinis dans la section III.4 pour s´electionner un ´electron loose et un ´electron tight. Les ´ev´enements correspondant au crit`ere loose sont utilis´es pour estimer le bruit de fond multijets comme nous le pr´esentons dans la sectionV.5, alors que les ´ev´enements correspondant au crit`ere tight sont utilis´es pour s´electionner le boson de Higgs. Les crit`eres utilis´es pour d´efinir les ´

electrons loose et tight sont montr´e dans le tableauV.1. Muon

On n’impose au d´epart aucune condition sur le type de muon, le muon peut donc ˆ

etre reconstruit uniquement par le d´etecteur de muons (local) ou bien associ´e `a une trace reconstruite dans le trajectom`etre (central track-matched) et de param`etre ∣nseg∣ = 1, 2

D´efinition de l’´electron loose tight R´egion du calorim`etre EC CC EC CC

Crit`eres EMID Point05 Point1 Point2

Table V.1 – Points de fonctionnement EMID utilis´es pour la d´efinition des ´ev´enements loose et tight dans les diff´erentes parties du calorim`etre (voir section III.4).

ou 3 (voir les d´efinitions pr´ecises de la section III.3). Le candidat muon doit n´eanmoins r´epondre `a plusieurs crit`eres :

– Le muon doit ˆetre de qualit´e medium (dont la d´efinition change en fonction de la p´eriode de prise de donn´ees et du type de muon, se r´ef´erer `a l’article [50]).

– La trace reconstruite dans le trajectom`etre associ´ee `a un muon central track-matched doit ˆetre de qualit´e trackmedium : elle doit avoir une distance d’approche minimale au vertex primaire ∣IP∣ < 0.2 cm, et mˆeme ∣IP∣ < 0.04 si la trace poss`ede des coups dans le SMT, et l’ajustement doit ˆetre tel que χ2/d.o.f < 9.5.

– On requiert que la distance le long de l’axe du faisceau entre le vertex primaire et la trace du muon soit telle que IPz(PV, µ) < 1.0 cm.

– Finalement, le muon s´electionn´e doit avoir une impulsion transverse P_T < 300 GeV. Les muons provenant de la d´esint´egration leptonique du W , qui sont ceux correspon-dant `a un signal de Higgs dans le canal W H, tendent `a ˆetre isol´es des jets. Il est ´egalement possible de reconstruire des muons originaires de d´esint´egrations semi-leptoniques des jets de saveurs lourdes, qui ne sont pas ceux que nous voulons s´electionner. On impose donc un crit`ere d’isolation loose, bas´e sur la s´eparation angulaire entre la trace du muon et le jet reconstruit le plus proche tel que ∆R(jet, µ) > 0.5.

Tout comme pour le canal ´electron, les ´ev´enements loose sont utilis´es pour estimer le bruit de fond multijets. Le crit`ere d’isolation tight, utilis´e dans l’analyse, est bas´e sur les variables pr´esent´ees dans la section III.3tel que :

– Itrk

0.1<∆R<0.4< 0.4. – Itrk

∆R<0.5 < 0.4. Vetos

Dans DØ les r´esultats de tous les canaux de recherche du Higgs sont combin´es. Il faut donc s’assurer que les recherches sont orthogonales. L’orthogonalit´e avec l’analyse ZH → µµb¯b est garantie en rejetant tout ´ev´enement poss´edant deux muons loose central track-matched d’impulsion transverse P_T > 10 GeV dans la r´egion en masse reconstuite 60< Mµµ< 150 GeV. Un crit`ere similaire est appliqu´e pour l’orthogonalit´e avec ZH → eeb¯b et consiste `a rejeter tout ´ev´enement comportant un ´electron loose additionnel d’impulsion

transverse PT > 15 GeV.

V.2.2.3 Jets

Comme nous l’avons vu, le Higgs standard l´eger d´ecroˆıt majoritairement en une paire de quarks b. La principale sensibilit´e au signal du Higgs vient donc de la s´election en 2 jets dans l’´etat final. Il est n´eanmoins possible qu’un troisi`eme jet soit reconstruit corres-pondant au rayonnement d’un gluon dans l’´etat final. L’analyse est donc s´epar´ee en deux sous-canaux orthogonaux correspondant `a une s´election en 2 et 3 jets. Dans les deux cas, les crit`eres de s´election sont les mˆemes, les jets s´electionn´es doivent satisfaire les crit`eres suivants :

– chaque jet doit avoir une impulsion transverse telle que P_T > 20 GeV, – ˆetre central (∣ηdet∣ < 2.5),

– et ˆetre vertex confirmed (voir section III.6.2), ce qui permet de r´eduire les jets de pile-up dans les conditions de haute luminosit´e du Run II.

V.2.2.4 Energie transverse manquante

De mani`ere `a tenir compte du neutrino issu de la d´esint´egration du boson W dans notre canal de recherche, nous imposons une valeur minimale de 15 GeV pour l’´energie transverse manquante /ET dans l’´etat final pour le canal ´electron et d’au moins 20 GeV pour le canal muon.

V.3 Les donn´ees analys´ees

Les ´echantillons consid´er´es pour l’analyse ´electron et muon sont respectivement nomm´es EMinclusive et MUinclusive, ils sont construits en imposant la pr´esence dans les ´ev´enements enregistr´es d’au moins un ´electron ou un muon reconstruit. Les deux principales p´eriodes de prise de donn´ees Run IIa et RunIIb sont analys´ees s´epar´ement, l’ensemble des donn´ees du RunIIb est lui mˆeme subdivis´e en plusieurs p´eriodes correspondant aux intervalles entre les arrˆets de l’acc´el´erateur : RunIIb1 (juin 2006 `a aoˆut 2007), RunIIb2 (octobre 2007 `a juin 2009), RunIIb3 (septembre 2009 `a juillet 2010) et enfin RunIIb4 (aoˆut 2010 `a septembre 2011).

La luminosit´e int´egr´ee correspondante `a chaque p´eriode de prise de donn´ees est pr´esent´ee dans le tableau V.2. Les donn´ees analys´ees pour cette th`ese correspondent `a la totalit´e des collisions enregistr´ees par DØ aupr`es du Tevatron, soit 9.74 f b−1 (pour lesquelles les d´etecteurs ont bien fonctionn´e).

P´eriode de prise de donn´ees Luminosit´e int´egr´ee (f b−1) Run IIa 1.08 Run IIb1 1.22 Run IIb2 3.04 Run IIb3 1.99 Run IIb4 2.40 Total 9.74

Table V.2 – Luminosit´e int´egr´ee pour chaque p´eriode de prise de donn´ees.

V.4 Les ´ev´enements simul´es

Les ´ev´enements simul´es n´ecessaires `a l’analyse sont produits `a l’aide de g´en´erateurs Monte Carlo sp´ecifiques pour chaque processus pr´edit par le mod`ele standard. On utilise le programme døgstar [80] bas´e sur le logiciel de simulation GEANT 3 [81] dans sa version 3.21 pour mod´eliser l’interaction des particules avec le d´etecteur. Les signaux g´en´er´es dans le d´etecteur sont ensuite pris en charge par la simulation compl`ete de l’´electronique døsim [82] puis l’´ev´enement est reconstruit exactement de la mˆeme mani`ere que lors de la reconstruction des donn´ees brutes pr´esent´ee dans le chapitre III.

Les ´ev´enements ont ´et´e simul´es pour chaque p´eriode de Run (`a part le Run 2b3 et 2b4 pour lesquels un lot unique Run 2b34 a ´et´e g´en´er´e) pour tenir compte du vieillissement du d´etecteur et de son am´elioration (insertion de la Layer 0 du SVT) ainsi que les effets de l’augmentation de la luminosit´e instantan´ee.