Il est possible d’obtenir un ´echantillon tr`es pur de photons imm´ediats dans les don- n´ees (' 99%) en utilisant par exemple les d´esint´egrations radiatives du boson Z0, ie.
Z0 → llγ avec le photon ´emis par l’un des leptons.23 Les distributions des variables
d’identification entre simulation et donn´ees peuvent alors ˆetre directement compar´ees, comme illustr´e dans la figure 59 pour Fside et ws3 (voir tableau 2). Malgr´e un aspect
similaire, les valeurs moyennes des distributions diff`erent significativement pour des rai- sons pas encore bien comprises. De nombreuses sources potentielles pouvant expliquer ces diff´erences ont ´et´e explor´ees, sans succ`es jusqu’`a maintenant. La piste privil´egi´ee `a l’heure actuelle est un probl`eme de mod´elisation dans le code GEANT4 utilis´e pour la
23Pour toutes les s´elections effectu´ees dans les donn´ees, un crit`ere d’isolation est appliqu´e aux candi-
9.3 - Mesures de l’efficacit´e d’identification dans les donn´ees 117
simulation du d´etecteur (voir section 5.7).
Dans les faits, ces ´ecarts sont corrig´es en d´ecalant chacune des distributions simu- l´ees pour les faire correspondre aux donn´ees (voir figure 59). Ces facteurs correctifs, appel´ees fudge factors par la suite, sont calcul´es s´epar´ement dans des cat´egories en pseudo-rapidit´e et impulsion transverse. Ils se basent sur un ´echantillon Tight de pho- tons inclusifs (γ + X) dans les donn´ees afin de couvrir un domaine en pseudo-rapidit´e et impulsion transverse le plus large possible, tout en maintenant une excellente puret´e. Ils correspondent typiquement `a un d´ecalage repr´esentant 10% de la RMS des distributions observ´ees dans les donn´ees et leur impact sur l’efficacit´e d’identification varie entre -5% et -10% pour EγT = 10 GeV, tendant ensuite vers 0 pour EγT > 50 GeV. Les fudge factors ont ´et´e ´evalu´es sans incertitudes et uniquement pour les ´electrons et les photons lors de la premi`ere prise de donn´ees.
Fig. 59 – Comparaison des variables Fside et ws3 entre simulation et donn´ees `a 8 TeV,
bas´ee sur les d´esint´egrations radiativesZ0 →llγ. Les distributions simul´es sont corrig´ees
`
a l’aide de translations simples ind´ependantes appel´ees fudge factors [185].
Une fois les fudge factors calcul´es et appliqu´es `a la simulation, trois m´ethodes ind´e- pendantes sont utilis´ees afin de s´electioner des ´echantillons de photons imm´ediats purs dans les donn´ees :
Utilisation des d´esint´egrations radiatives du boson Z0, ie. Z0 → llγ
avec le photon ´emis par l’un des leptons. Elle permettent d’obtenir un ´echan- tillon de photons imm´ediats avec une puret´e d’environ 99% dans la gamme 10 GeV < EγT < 80 GeV, y compris sans application de crit`eres d’identification. Utilisation des d´esint´egrations ´electroniques du boson Z0et extrapolation
des ´electrons aux photons. La similarit´e entre les gerbes des photons et des ´elec- trons est exploit´ee et permet de couvrir la gamme 30 GeV < EγT < 100 GeV par le biais de l’´echantillon tr`es pur de di-´electrons pr´esent au voisinage de la masse du boson Z0. Un mod`ele d’extrapolation ´electron→ γ est cependant n´ecessaire.
Utilisation de l’´energie d’isolation transverse mesur´ee dans le d´etecteur interne afin de s´electionner un ´echantillon inclusif de photons (γ + X), avec ou sans crit`eres d’identification (m´ethode de la matrice). Le caract`ere inclusif de l’´echantillon permet de couvrir une tr`es large gamme d’impulsions transverses, 10 GeV < EγT < 1.5 TeV.
m´ethodes. Des facteurs correctifs ainsi que leurs incertitudes sont ensuite calcul´es afin de tenir compte des diff´erences r´esiduelles sur l’efficacit´e d’identification Tight entre simulation et donn´ees, ind´ependamment pour chaque m´ethode. Celles-ci s’´el`event `a en- viron 10% pour EγT = 10 GeV et ne repr´esentent plus que quelques pourcents pour EγT > 40 GeV. Les r´esultats sont en accord entre les trois m´ethodes dans leurs incerti- tudes respectives. Finalement, tous les r´esultats sont combin´es afin d’extraire les facteurs correctifs finals, appel´es ID scale factors dans la suite.
La combinaison des trois m´ethodes permet de d´eterminer l’efficacit´e d’identification Tight des photons imm´ediats `a partir des donn´ees avec une incertitude tr`es r´eduite. Les mesures finales sont pr´esent´ees dans les figures 60 et 61 pour les photons convertis et non convertis des donn´ees `a 8 TeV, s´epar´ement dans quatre cat´egories en |ηγ|. L’efficacit´e
d’identification Tight est d’environ 45-50% (50-60%) pour les photons non-convertis (convertis) `a EγT = 10 GeV et atteint plus de 90% pour EγT > 40 GeV. L’incertitude associ´ee repr´esente 1.5-2.5% (2-3%) pour les photons non-convertis (convertis) `a EγT= 10 GeV, et baisse `a 0.5-1% `a plus haute impulsion transverse. Les tr`es l´egers sauts visibles autour de 30 et 100 GeV dans les bouchons pour les photons non-convertis sont dus `a de l´eg`eres tensions entre les m´ethodes (' 1-2 sigma). Dans ce cas, la diff´erence est prise comme incertitude syst´ematique additionnelle afin de rester conservateur sur le degr´e de pr´ecision atteint.
Dans la section 9.4, une s´election suppl´ementaire servant `a l’identification des pho- tons de bruit de fond est introduite. Celle-ci est utilis´ee dans la grande majorit´e des analyses de donn´ees d’ATLAS afin de soustraire le bruit de fond restant dans les ´echan- tillons Tight. En particulier, elle sera employ´ee pour la d´efinition de r´egions de contrˆole dans l’analyse pr´esent´ee dans la partie IV.