La preselection semi-leptonique - Les preselections des evenements charginos et neutralin

III.6 Les preselections des evenements charginos et neutralinos

III.6.1 La preselection semi-leptonique

1~;

1, la desintegration d'un chargino peut conduire a un lepton isole. Ce lepton peut ^etre un electron, un muon ou un tau, cependant nous n'avons pas pris en compte la recherche directe de leptons tau dans l'evenement dans la suite, nous designerons par leptons les seuls electrons et muons sauf mention contraire. On denit le lepton isole d'un evenement comme le plus energetique des leptons qui passe les coupures suivantes:

- L'energie calorimetrique contenue dans un c^one de 20o autour de la direction du lepton doit ^etre inferieure a 2 GeV.

- Aucune trace chargee ne doit ^etre contenue dans un c^one de 20o autour du lepton.

Remarque: un signal de neutralino e+e; ! ~0

2~0 2

! ~0 1qq!~0

1l+l; peut conduire a deux leptons isoles provenant d'un des ~0

2. La dierence essentielle, par rapport aux charginos, est la presence d'un lepton supplementaire (lorsqu'il est identie). An de conserver une sensibilite a ce type d'evenements, nous acceptons la presence d'un ou de deux leptons isoles dans l'evenement.

Les electrons doivent avoir en outre une energie plus grande que 1 GeV, cette coupure sera reajustee au niveau de la selection nale. Les muons doivent avoir en moyenne une energie plus grande que 3 GeV pour atteindre les chambres a muons dans un premier temps, on n'applique donc pas de coupure minimale sur l'energie des muons.

La partie inferieure des gures III.24 a) et b) montre les distributions de la masse visible des evenements standards simules a p

s = 183 GeV, qui contiennent un lepton isole (gure a)) et qui n'en contiennent pas (gure b)). Les parties superieures des gures III.24 a) et b) montrent les distributions pour un signal de chargino dont l'etat nal est respectivement semi-leptonique et purement hadronique les dierents histogrammes montrent l'etalement des distributions pour dierentes valeurs de *M. Nous rappelons que *M est la dierence de masse entre la particule SUSY produite (~+

1 ou ~0

2) et la LSP (~0

1). En moyenne, la masse visible des evenements augmente lorsque *M augmente. Dans le cas a), la quantite de fond est plus faible d'un ordre de grandeur par rapport au cas b). Le r^ole de la selection sera d'obtenir une sensibilite maximum aux evenements SUSY recherches pour chaque couple de masse (~

1,~0

1) pour les charginos et (~0 2,~0

1) pour les neutralinos.

An de reduire la grande quantite d'evenements de donnees ou Monte Carlo a analyser, nous allons appliquer une preselection qui a peu d'in)uence sur le signal et qui reduit de 1 a 2 ordres de grandeur le nombre total d'evenements de fonds attendu. En premiere approxi-mation, les caracteristiques des evenements supersymetriques recherches varient peu lorsque

s augmente c'est pourquoi nous utiliserons les m^emes preselections pour les analyses des evenements a 161, 172 et 183 GeV. La separation precedente de l'echantillon des evenements en deux parties sera le point de depart de la preselection semi-leptonique d'une part et de la preselection hadronique d'autre part.

III.6.1 La preselection semi-leptonique

Parmi les evenements standards contenant au moins un lepton isole, beaucoup ont une faible multiplicite (faible nombre de traces et faible nombre d'amas calorimetriques): c'est

1 10 10² 10³ 10⁴ 0 50 100 150 200 M_vis (GeV) Nb d’évé 10 10² 10³ Mχ~ 1 + = 90 GeV ∆M = 10 GeV ∆M = 40 GeV ∆M = 80 GeV WW, Weν Z/γ*→ q q^_ , ZZ , Zee (e⁺e^-) f f Z/γ*→ l⁺l -10 10² 10³ 10⁴ 10⁵ 0 50 100 150 200 M_vis (GeV) Nb d’évé 10 10² 10³ Mχ~ 1 + = 90 GeV ∆M = 10 GeV ∆M = 40 GeV ∆M = 80 GeV WW, Weν Z/γ*→ q q^_ , ZZ , Zee (e⁺e^-) f f Z/γ*→ l⁺l -(a) (b)

Figure III.24: Les gures montrent la distribution en masse visible des evenements qui contiennent au moins un lepton isole (g. a) et des evenements qui n'en contiennent pas (g. b). Les gures a) et b) sont constituees de deux parties: la partie superieure montre les distri-butions pour un signal de chargino genere ap

s= 183 GeV avec M~+

1 =90 GeV et pour plu-sieurs *M la partie inferieure montre la distribution des evenements standards. Les histo-grammes hachures contiennent plusieurs types d'evenements: on designe par "(e+e;)ff^!"les "interactions"e+e;

!(e+e;)ff^!ouff^!represente une production de leptons (e, ,) ou de hadrons "Z=

!l+l;"correspond aux evenementse+e;

!Z=

!l+l;ou les leptons produits sont des electrons, des muons ou des taus "Z=

!qq!"represente les evenements

e+e; ! Z= ! qq! les evenements e+e; ! ZZ, e+e; ! Ze+e;, e+e; ! W+W; et e+e;

! We sont representes respectivement par les symboles ZZ, Zee, WW et We . Pour ces quatre types d'evenements, les bosons Z et W peuvent ^etre reels ou virtuels et ils se desintegrent ensuite en une paire de leptons (on inclut les neutrinos dans les leptons) ou une paire de quarks suivant leurs rapports d'embranchements respectifs. Ces denitions seront utilisees dans les gures suivantes obtenues a partir des donnees ou des simulations Monte Carlo. Pour tous les fonds standards, le nombre d'evenements (axe y) correspond a ce qu'on attend dans les donnees pour une luminosite de 55.5pb. Pour le signal, la normali-sation est arbitraire, elle ne tient compte ni de la luminosite totale ni de la section ecace de production.

le cas des evenementse+e;

!l+l;, e+e;

!(e+e;)l+l;, et de maniere generale, de tous les evenements avec un etat nal purement leptonique. Pour rejeter une grande partie de ces evenements, on applique une coupure sur le nombre total de traces chargees Ntr et sur le nombre total d'amas calorimetriquesNam:

Ntr 3 Nam 3

La section ecace des interactions varie fortement avec la masse invariante des 2 pho-tons,M de plus, cette section ecace est tres grande et on observe beaucoup d'evenements de ce type dans les donnees. Pour reproduire ce qui est observe, on doit simuler au moins autant d'interactions . Pour limiter le nombre d'evenements a simuler on applique une coupure sur M au niveau generateur: par exemple a p

s = 183 GeV, la section ecace du processus e+e;

! (e+e;)qq!, genere avec le Monte Carlo PHOJET, vaut 15300 pb avec la coupure M 3 GeV. Deux millions d'evenements ont ete simules alors qu'on attend environ 850000 evenements dans les donnees avec une luminosite integree de 55.5pb;1. An de minimiser les eets de la coupure surM au niveau generateur, on applique une coupure sur la masse invariante reconstruite Mvis qui serait egale a M dans le cas d'un detecteur parfait.

Mvis 5 GeV

Dans les interactions , un des electrons incidents peut ^etre diuse dans le detecteur apres avoir emis son photon (l'angle de diusion est souvent tres faible) et ^etre detecte dans les calorimetres LUMI et ALR. An de supprimer ce type d'evenements, on impose les coupures suivantes:

Elumi6GeV Ealr 6GeV F8:1o 0:5

Ces coupures ne penalisent pas le signal puisque les leptons isoles ne sont pas identies dans ces calorimetres (trop bas angle). Les coupures surElumi etEalr ne sont pas abaissees en dessous de 6 GeV pour accepter la possibilite de bruit dans ces calorimetres Ces valeurs ont ete obtenues en observant les distributions des evenements des donnees non physiques (interactions faisceaux-gaz) dans lesquels on attend une energie faible dans les LUMI et les ALR.

La gure III.25 montre une comparaison entre les evenements des donnees a 183 GeV et les evenements produits par une simulation Monte Carlo. Le nombre d'evenements a considerablement diminue gr^ace a cette preselection. Apres la preselection, l'ecacite sur un signal de chargino est montree sur la gure III.26. La plus forte contribution a la perte d'ecacite est la selection d'un lepton isole. Les coupures necessaires pour diminuer le nombre d'evenements font chuter l'ecacite du signal pour les faibles valeurs de *M. On re-marque en outre que cette ecacite depend peu de la masse M~

1 du chargino produit. 117

1 10 10² 10³ 10⁴ 0 50 100 150 200 M_vis (GeV) Nb d’évé 10 Mχ^~+₁ = 90 GeV ∆M = 10 GeV ∆M = 40 GeV ∆M = 80 GeV WW, Weν Z/γ*→ q q^_ , ZZ , Zee (e⁺e^-) f f -Z/γ*→ l⁺l Données

Figure III.25: La partie inferieure montre la distribution de la masse visible apres la preselection semi-leptonique. Les principaux fonds standards sont indiques les donnees preselectionnees de 183 GeV sont surimposees sur la gure. La partie superieure montre les distributions en masse visible pour un signal de chargino avec une normalisation arbitraire.

0 25 50 75 0 20 40 60 80 ∆ M (GeV) Efficacité (%) Mχ^~₁+ = 90 GeV 75 45

Figure III.26: Ecacite de la preselection semi-leptonique sur un signal semi-leptonique de chargino e+e; ! ~+ 1~; 1 ! ~0 1~0

1l qq!0 (l = e ou ) genere a 183 GeV en fonction de *M. Cette ecacite est quasiment independante de la masse du chargino.

Dans le document Recherche de charginos et de neutralinos avec le détecteur L3 au LEP (Page 116-120)