3. S´ eparation ´ electrons/jets
3.2 Reconstruction des ´electrons
L’algorithme principal de reconstruction des ´electrons est bas´e sur la reconstruction d’amas de cellules dans le calorim`etre ´electromagn´etique et de leur association avec un trace charg´ee reconstruite dans le trajectographe interne. Cet algorithme a ´et´e d´evelopp´e au niveau hors-ligne pour permettre une reconstruction optimale de la quadri-impulsion des ´electrons (et des pho-tons) pour toute la gamme en impulsion et en rapidit´e, quelque soit la luminosit´e. Pour ce faire l’information des deux d´etecteurs est combin´ee. Ainsi les ´electrons seront identifi´es avec le moins de bruit de fond possible, sachant que l’optimum `a atteindre entre l’efficacit´e d’identifi-cation et le rejet du bruit de fond est en fin de compte d´ependant de l’analyse effectu´ee.
3.2. RECONSTRUCTION DES ´ELECTRONS
3.2.1 Algorithme de reconstruction
Les amas ´electromagn´etiques sont recherch´es avec un algorithme de fenˆetre glissante qui balaye le calorim`etre avec une fenˆetre de taille fixe dans laquelle on somme, `a chaque position, les ´energies des cellules sur toute la profondeur du calorim`etre. La granularit´e de la deuxi`eme couche du calorim`etre ´electromagn´etique, o`u les ´electrons et les photons d´eposent l’essentiel de leur ´energie est de∆η×∆φ = 0, 025 × 0,025. Des amas rectangulaires sont d´efinis en nombre
de cellules. Leur dimension a ´et´e optimis´ee pour la meilleure reconstruction des ´electrons et des photons isol´es. La fenˆetre glissante choisie a une taille de∆η×∆φ = 0.125 × 0.125, soit 5 × 5
en unit´es de cellules du second compartiment. Lorsque l’´energie comprise dans la fenˆetre est maximale dans les deux directionsη etφ, le barycentre de l’amas 3× 3 au centre de la fenˆetre 5× 5 d´efini la graine de d´epart. Un seuil en ´energie transverse est appliqu´e sur cette tour 3 × 3 `a ET > 3 GeV. Les amas finaux sont des amas rectangulaires d´efinis autour de cette graine : pour les ´electrons les dimensions optimales [16] sont de 3× 7, pour les photons de 3 × 5 dans le tonneau et 5×5 dans les bouchons. Ces dimensions ont ´et´e choisies comme un compromis pour capturer la plus grande partie de l’´energie de la particule initiale tout en minimisant les effets de bruit ´electronique, d’empilement et d’´ev´enement sous-jacent. L’extension est g´en´eralement plus grande enφ pour pouvoir capturer les photons de rayonnement de freinage ainsi que les ´electrons provenant de conversion de photon.
La reconstruction des traces dans le d´etecteur interne est r´ealis´ee jusqu’`a une pseudorapidit´e de 2,5 avec trois couches de pixels, dont la plus interne, la couche b contribue le plus `a la pr´ecision du param`etre d’impact, puis quatre couches de d´etecteur `a silicium `a bandes st´er´eo, suivi par un d´etecteur `a pailles donnant typiquement 36 mesures par temps de d´erive, en plus d’une identification des ´electrons par rayonnement de transition des ´electrons.
Les ´electrons et les photons sont mod´elis´es par le mˆeme objet `a cette ´etape de la recons-truction compl`ete qui est appel´e commun´ement “egamma”. La combinaison des diff´erentes informations reconstruites par chaque sous-d´etecteur permet d’´etablir un certain nombre d’hy-poth`eses de travail quant `a l’identit´e des particules ayant interagies.
3.2.2 Energie et position de la particule incidente
Connaissant l’´energie reconstruite dans les cellules, les amas permettent de reconstruire l’´energie et la position de la particule incidente. L’´energie dans les diff´erentes couches du ca-lorim`etre est la somme des ´energies reconstruites dans les cellules. La partie essentielle ´etant d´epos´ee dans le plomb, ´el´ement passif, un poids doit ˆetre appliqu´e `a l’´energie mesur´ee dans l’argon liquide. Ce poids est l’inverse de la fraction d’´echantillonnage et l’´energie totale de la particule incidente devient donc Etot = Eact/ fsamp, avec fsamp= Eact/(Eact+ Epas), o`u Etot est l’´energie totale, fsamp la fraction d’´echantillonnage, Eact et Epasles ´energies d´epos´ees dans les ´el´ements actifs et passifs respectivement. La mesure de l’´energie reconstruite est une somme
3.
S ´EPARATION ´ELECTRONS/JETS
pond´er´ee des ´energies reconstruites dans chaque compartiment :
Erec=λ(b + w0E0+ E1+ E2+ w3E3) , (3.1) o`u E0, E1, E2 et E3sont les ´energies reconstruites dans chaque compartiment etλ, b, w0et w3 sont des param`etres d´ependants deηappel´es poids longitudinaux. La fraction d’´echantillonnage variant selon la couche consid´er´ee, l’application de ces poids permet une optimisation `a la fois de la lin´earit´e et de la r´esolution en ´energie. Ces poids sont obtenus par une comparaison avec l’´energie vraie dans les donn´ees Monte Carlo.
La position de l’´electron (ou du photon) est reconstruite en φ et en η en d´eterminant le barycentre des positions des cellules de l’amas pond´er´ees par l’´energie contenue dans les cel-lules : η=∑i(ηiEi)/Etot etφ =∑i(φiEi)/Etot, o`uφi etηi sont les positions de la cellule i de l’amas consid´er´e, Eil’´energie reconstruite dans la cellule. Elle est d´etermin´ee dans chaque com-partiment du calorim`etre. Pour mesurer avec pr´ecision la position et l’´energie d’une particule dans le calorim`etre ´electromagn´etique, certains effets doivent ˆetre corrig´es. Ces effets peuvent ˆetre dˆus `a la structure du calorim`etre, `a sa composition ou encore aux algorithmes utilis´es pour former les amas de cellules. Ils peuvent en plus d´ependre de l’´energie ou du type de particules (´electrons ou photons). La mesure de la direction en η de la particule se fait en ajoutant la mesure de la profondeur de la gerbe.
3.2.3 Reconstruction des ´electrons de conversion
La reconstruction des ´electrons de conversion ne fait pas `a vraiment parler partie des ´etudes d’identification auxquelles je me suis int´eress´ees jusqu’ici. Elle est par contre particuli`erement importante pour les ´etudes sur le canal H →γγ, auxquelles j’ai par ailleurs particip´e dans le cadre du Data Challenge 1 avec les ´etudes de s´eparation photon/jet [26] [27]. Toutefois, de mani`ere `a ˆetre un peu complet, il est utile `a ce moment de l’expos´e d’´evoquer cette classe particuli`ere d’´electrons.
Dans Atlas, environ 30% des photons se convertissent dans la cavit´e interne (R< 115 cm). Pr`es de 75% de ces conversions s’effectuent dans le d´etecteur interne (R< 80 cm et |z| <280 cm) dans lequel elles peuvent ˆetre identifi´ees. Les conversions s’effectuant en dehors de cette r´egion sont peu dangereux car les ´electrons ainsi cr´e´es sont alors peu d´evi´es dans la directionφ avant d’entrer dans le calorim`etre, et ainsi ressemblent `a des photons non convertis. On peut alors reconstruire des particules de faibles masses invariantes. L’algorithme recherche des paires de traces charg´ees de charges oppos´ees et effectue un ajustement `a un vertex commun. Si leχ2de cet ajustement est inf´erieur `a un seuil (typiquement 200), alors la trace est consid´er´ee comme ´etant une conversion et donc a priori plutˆot un objet de type “Photon”. Suivant la valeur du rayon de conversion, les traces sont reconstruites soit en utilisant l’ensemble du d´etecteur interne (RC ≤ 40 cm pour les conversions rapides) ou en utilisant seulement les informations du TRT (40≤ RC≤ 80 cm pour les conversions tardives). Au final cet algorithme permet de reconstruire