Simulations

Les mesures r´ealis´ees sur les donn´ees r´eelles doivent ˆetre corrig´ees par son domaine effec- tif de mesure, l’acceptance du d´etecteur, et par son efficacit´e, ainsi que par l’efficacit´e de l’algorithme de reconstruction des trajectoires. Ces corrections sont estim´ees grˆace `a des simulations. Elles sont obtenues `a partir de g´en´erateurs d’´ev`enements comme PYTHIA ou HIJING qui fournissent un jeu de particules au point de collision.

PYTHIA est un g´en´erateur de collisions nucl´eon-nucl´eon qui permet de simuler le processus

physique `a ´etudier [228]. Les fonctions de distribution des partons GRV98LO sont utilis´ees

pour g´en´erer des m´esons J/ψ qui se d´esint`egrent en muons dans les collisions proton-proton `a 200 GeV dans le centre de masse. Les Fig. III.2a et Fig.III.2b illustrent les distributions en rapidit´e et impulsion transverse produites par PYTHIA. Les fichiers PYTHIA contiennent des informations sur l’´energie et les impulsions des J/ψ et de leurs produits de d´esint´egration.

y -4 -3 -2 -1 0 1 2 3 4 dN/dy (evt/0.1) 0 0.002 0.004 0.006 0.008 0.01 0.012 0.014 0.016 0.018 0.02 0.022 0.024

(a) En fonction de la rapidit´e.

en GeV/c t p 0 1 2 3 4 5 6 (evt/0.1 GeV/c)t dN/dp -4 10 -3 10 -2 10 (b) En fonction de l’impulsion.

Fig. III.2 – Distributions produites par PYTHIA (creuse) compar´ee `a la distribution des J/ψ reconstruit avec un d´etecteur simul´ee r´ealiste (pleine).

focalise sur le rˆole de mini jets dans les collisions p+p, p+A et A+A aux ´energies des collisionneurs. Il reproduit des interactions partoniques qui sont suppos´ees dominer `a haute ´energie.

Les particules g´en´er´ees sont propag´ees au travers du d´etecteur `a l’aide de PISA (la description

GEANT-3 [230] du spectrom`etre de PHENIX). L’´energie est d´egrad´ee en prenant en compte

les mat´eriaux des d´etecteurs travers´es. Apr`es passage des particules simul´ees dans le champ magn´etique qui courbe la trajectoire, les coups de GEANT sont transform´es en coups Monte Carlo (MC) afin qu’ils contiennent des informations additionnelles propres aux d´etecteurs mais non g´en´er´ees par GEANT.

Les paragraphes suivants d´etaillent la g´en´eration des coups simul´es et la simulation de la r´eponse des d´etecteurs.

III.1.3.1 G´en´eration Monte Carlo

Une particules g´en´er´ee par PISA est caract´eris´ee par son type, sa charge, un point de cr´eation et une particule m`ere dans le cas de particules secondaires. Ces informations sont stock´ees dans les objets Monte Carlo (MC) qui pourront ˆetre compar´es aux trajectoires reconstruites pour ´evaluer la qualit´e de l’algorithme de reconstruction. Les coups g´en´er´es par PISA sont ´egalement convertis en coups MC. Un seul coup MC est associ´e par particule et par plan instrument´e. L’information enregistr´ee dans les coups MC prend en compte le gain du d´e- tecteur (alors que PISA ne g´en`ere que l’´energie d´epos´ee par la particule dans le d´etecteur). Celui-ci est ajust´e `a l’aide d’une distribution de Landau de fa¸con `a ce que la distribution de la charge simul´ee par cluster corresponde `a celle mesur´ee dans les donn´ees r´eelles.

La conversion de la vraie position du coup MC dans une piste touch´ee prend en compte l’angle entre les pistes et les anodes pour simuler le biais de la Fig. III.1. En principe, l’effet du champ magn´etique sur la d´erive des ´electrons dans le d´etecteur devrait ´egalement ˆetre pris en compte, mais cette fonctionnalit´e n’est pas utilis´ee pour l’instant dans la mesure o`u l’effet est mal connu.

III.1.3.2 R´eponse du d´etecteur

Les charges des pistes sont converties en ´echantillons ADC avec une fonction caract´eristique

de la r´eponse des amplificateurs(2)_{. Un d´elais additionnel est ajout´e pour simuler le temps}

de d´erive des ´electrons `a l’anode la plus proche. Ce d´elais est proportionnel `a la distance entre la particule et l’anode. C’est la mˆeme constante que celle utilis´ee `a la calibrations

(voir paragrapheIII.1.2.1). Si les informations de la calibration ne sont pas disponibles pour

certaines pistes ou si elles donnent des r´esultats anormaux, les pistes associ´ees ne sont pas prises en compte. Enfin, un bruit al´eatoire est ajout´e aux coups ADC pour simuler le bruit de l’´electronique observ´e sur les donn´ees r´eelles. Ce bruit d´et´eriore directement la qualit´e de l’ajustement du cluster et donc la r´esolution (simul´ee) du d´etecteur. Il a ´et´e modifi´e de sorte que la distribution des r´esidus (diff´erence entre la position de la trajectoire ajust´ee dans un d´etecteur et celle du cluster associ´e) soit compatible entre les donn´ees r´eelles et les simulations.

Enfin, le MuTr n’´etant pas parfait, certains de ces fils d’anodes sont d´esactiv´es soit `a cause d’un probl`eme de haute tension, soit parce que les fils sont d´econnect´es. De mˆeme certaines cartes de lecture FEM ne sont pas en ´etat de marche. Pendant la simulation, il est possible de choisir de reproduire l’´etat d’un d´etecteur parfait, ou une repr´esentation r´ealiste du d´etecteur. Dans ce deuxi`eme cas, pour chaque p´eriode de prise de donn´ees, les cartes indiquant les anodes et FEM d´esactiv´ees sont lues et prises en compte dans les possibilit´es de mesurer un coup simul´e `a chaque point du d´etecteur. Ceci rend compte de l’efficacit´e du MuTr. De la mˆeme mani`ere pour le MuID, les efficacit´es mesur´ees `a l’aide des donn´ees r´eelles sont utilis´ees dans les simulations pour reproduire la configuration r´eelle de la prise de donn´ee.

III.1.3.3 Insertion des donn´ees simul´ees dans les donn´ees r´eelles (embedding)

La plupart des g´en´erateurs d’´ev`enements utilis´es ne sont pas capables de reproduire la mul- tiplicit´e des particules par ´ev`enements des donn´ees r´eelles dans le cas des collisions Au+Au `a rapidit´e positive. De ce fait, il n’est pas possible de tester compl`etement les performances de l’algorithme de reconstruction avec des donn´ees MC car la haute multiplicit´e des donn´ees r´eelles n’est pas reproduite. Pour contourner ce probl`eme, une m´ethode appel´e embedding utilise les coups issus des donn´ees r´eelles et y ins´ere les coups MC ´ev`enement par ´ev`enement. Les ´ev`enements ainsi obtenus sont reconstruits par l’algorithme de reconstruction. Ces simu- lations ins´er´ees dans des donn´ees r´eelles sont utilis´ees dans les analyses pour l’estimation de l’efficacit´e×acceptance.

Une alternative consiste `a utiliser des ´ev`enements HIJING comme bruit de fond et d’y m´elanger les signaux MC, par exemple g´en´er´es par PYTHIA pour les J/ψ. Cependant, la multiplicit´e du bruit de fond g´en´er´e par HIJING reste bien en dessous de ce qu’y est observ´e dans les donn´ees r´eelles. Ceci vient probablement du fait que toutes les interactions avec l’absorbeur frontal ne sont pas bien reproduites. Il est possible d’augmenter artificiellement le bruit de fond en m´elangeant deux ´ev`enement HIJING de mˆeme centralit´e comme expliqu´e

au paragraphe III.1.3. Il est alors possible d’´evaluer l’efficacit´e de reconstruction dans un

environnement `a haute multiplicit´e. Cette proc´edure est utilis´ee notamment pour tester l’efficacit´e de reconstruction (paragraphe III.3).

L’insertion des ´ev`enements MC dans du bruit de fond est effectu´e s´epar´ement pour le MuID et le MuTr. Un fil du MuID ou une piste du MuTr peuvent ˆetre touch´es plusieurs fois, soit par le signal, soit par des particules du bruit de fond. Dans ce cas, les coups ins´er´es et

leur charge respective sont additionn´es, ce qui peut faire saturer la piste. Le m´elange des donn´ees simul´ees et r´eelles est r´ealis´e `a l’´etape de la r´eponse du d´etecteur, avant l’´etape de calibrations.