Диссертация (1145387), страница 14
Текст из файла (страница 14)
Тагированный мюон должен был вызвать срабатывание мюонного триггера. Второй мюон называетсяпробным. При измерении эффективности реконструкции мюонов во ВД или измеренииэффективности мюонов, тагированных в ЭМ калориметре, требуется, чтобы пробныймюон был реконструирован как трек в МС. Это означает, что пробный мюон долженбыть либо автономным (SA), либо комбинированным мюоном (CB). При измерении эффективности реконструкции мюонов в МС одновременно с эффективностью комбинирования их с треками во ВД требуется, чтобы пробные мюоны были тагированы в ЭМкалориметре (CT). Использование тагированных в калориметре пробных мюонов (CT)вместо автономных (SA) или комбинированных (CB) пробных мюонов, позволяет больше чем на порядок снизить фон в отобранных событиях для процесса Z → µµ, не вызвавпри этом смещение оценки эффективности.После отбора всех пар тагированных и пробных мюонов проверяется расстояние∆R в плоскости η−φ от пробного мюона до всех реконструированных в событии мюонов.Считается, что пробный мюон совпадает с реконструированным мюоном, если у ниходинаковый знак заряда и ∆R < 0, 01 для автономных (SA) или комбинированных (CB)пробных мюонов, или ∆R < 0, 05 для пробных мюонов, тагированных в ЭМ калориметре(CT).Эффективность реконструкции ε(T ype) мюонов определенного типа в МС, гдеT ype = (CB, ST ) можно записать в виде: ε(T ype) = ε(T ype|ID)ε(ID), где ε(ID) —эффективность реконструкции мюона во ВД, которая определяется как доля пробныхмюонов успешно комбинированная с треками во ВД, ε(T ype|ID) — эффективность реконструкции мюона данного типа в МС, измеренная с помощью пробных мюонов, тагированных в ЭМ калориметре.
Так как напрямую измерить ε(ID) нельзя, используетсяприближение ε(ID) ≈ ε(ID|M S), где ε(ID|M S) — эффективность реконструкции мюона во ВД, если он был реконструирован в МС.Измеренная эффективность реконструкции мюонов в данных εData сравниваетсяс эффективностью реконструкции в моделированных событиях εM C и, так же как вслучае электронов, вычисляется корректирующий коэффициент, который определяетсякак отношение эффективности измеренной в данных к эффективности измеренной в59моделированных событиях εData /εM C .Отобранные димюонные события будут содержать небольшое количество фоновых событий, возникающих из нескольких источников. Для измерения эффективностиреконструкции мюонов вклад фона необходимо оценить и вычесть.
Вклад в фон процессов Z → τ τ и распадов tt̄-кварков оценивается из моделирования. Вклад мультиструйных КХД процессов и процесса ассоциированного рождения W-бозона со струямис последующим распадом W-бозона на мюон и нейтрино W → µν оценивается из данных. Для этого в данных отбираются события по тем же критериям, как и для сигнала,за исключением того, что отобранные мюоны должны иметь одинаковый знак заряда.Тогда полное количество фоновых событий можно найти по формуле:Z,tt̄M CZ,tt̄M CDataNBkg = NOS+ T · (NSS− NSS),(19)Z,tt̄M Cгде NOS— число событий для фоновых процессов распада Z-бозонов Z → τ τ и расDataпада tt̄ кварков (англ., oposite sign — OS), полученное с помощью моделирования, NSS— число событий отобранных в данных с одинаковым зарядом мюонов (англ., same signZ,tt̄M C— SS), NSS- –число событий с одинаковым зарядом мюонов, полученное с помощью моделирования, для процессов Z → µµ, Z → τ τ и распадов tt̄ кварков.
Второеслагаемое в формуле (19) дает оценку вклада в фон мультиструйных КХД процессов ипроцесса ассоциированного рождения W-бозона со струями. Из числа событий с одинаDataковым знаком заряда мюона, отобранных в данных NSS, вычитается число событийс одинаковым знаком заряда мюона, которые могут образовываться также в процессераспада Z-бозона на тау-лептоны Z → τ τ и в процессе распада tt̄ кварков. T — корректирующий фактор, учитывающий остаточную зарядовую асимметрию мультиструйныхКХД процессов и процесса ассоциированного рождения W-бозонов со струями.
Значениекорректирующего фактора извлекается из моделированных событий:T = 1 + θ;θ=QCD+W M CQCD+W M C− NSSNOSDataNSSДля кинематической области, в которой выполнялись измерения эффективностей, корректирующий фактор T = 1, 15 для пробных мюонов, тагированных в ЭМ калориметре(CT). Для пробных мюонов, которые реконструированы как треки в МС, вероятностьих неправильной идентификации, то есть идентификации адрона от КХД струи какмюона, значительно ниже.
Поэтому основной вклад в фон от мультиструйных КХДпроцессов возникает от противоположно заряженных мюонов, образующихся в процессах распада адронов, содержащих b-кварк. Это приводит к тому, что корректирующийфактор T = 2, 6. Эффективность обнаружения мюона типа A, измеренная по отноше-60Рисунок 13 — Измеренная в процессах распада Z-бозонов Z → µµ и J/Ψ-мезоновJ/Ψ → µµ эффективность реконструкции комбинированных мюонов в зависимости отpT (слева).
На графике внизу показано отношение между измеренной эффективностьюв данных к эффективности, определенной из моделированных событий. Зеленые области показывают статистическую ошибку, а оранжевые области полную ошибку, котораявключает систематическую ошибку. Измеренная в процессах распада Z-бозонов Z → µµэффективность реконструкции ε(T ype) разных типов мюонов в зависимости от псевдобыстроты η мюона (справа). На графике внизу показано отношение между измереннойэффективностью в данных к эффективности определенной из моделированных событий. Ошибки, показанные на графике, включают статистическую и систематическуюошибку.нию к пробному мюону типа B, может быть записана в виде:atchM atchN (Data)MP robes − N (Bkg)P robes,ε(A|B) =AllN (Data)AllP robes − N (Bkg)P robesM atchгде NPAllrobes — полное число пробных мюонов, NP robes — число пробных мюонов, успешносопоставленных реконструированному мюону типа A.Оценка фона, выполненная в соотвествии с методом, изложенным выше, показала [99], что для пробных мюонов, тагированных в калориметре, примесь фона дляпроцесса Z → µµ составляет всего 0,5%.
Минимальное количество фона наблюдаетсяпри pT ' 40 ГэВ. Вклад фона возрастает до 1,5% (3%) при pT = 10(100) ГэВ. Количество фоновых пробных мюонов слабо зависит от среднего числа взаимодействий приодном пересечении пучков < µ >, возрастая от 0,2% при < µ > = 10 до 0,5% при< µ > = 34. Для пробных мюонов, реконструированных как трек в МС, количествофоновых объектов не превышает 0,2% и слабо зависит от < µ > и pT .На рисунке 13 (справа) показана измеренная эффективность реконструкции ε(T ype)для мюонов разных типов в зависимости от η.
Для измерения использовался процессраспада Z-бозона Z → µµ, в котором отбирались мюоны с pT > 10 ГэВ. Как видно изграфика на рисунке 13, суммарная эффективность реконструкции мюонов всех типов,почти во всем диапазоне по η, достигает ∼ 99% и представляет из себя почти равно-61Рисунок 14 — Измеренная эффективность реконструкции мюона во ВД , ε(ID|M S), взависимости от pT (слева) и η (справа), измеренная в распадах Z-бозона Z → µµ длямюонов с поперечным импульсом pT > 10 ГэВ.
На графиках внизу показано отношение измеренной эффективности в данных к эффективности, определенной из моделированных событий. Зеленые области показывают статистическую ошибку, а оранжевыеобласти полную ошибку, которая включает систематическую ошибку.мерное распределение. Учет мюонных сегментов (ST) позволяет восстановить потериэффективности в переходной области псевдобыстроты от центральной части МС к торцевой 1, 1 < |η| < 1, 3 , от 85% до 99%. Потеря эффективности для комбинированныхмюонов (CB) и мюонных сегментов (ST) в области |η| < 0, 1 (∼ 66%) полностью восстанавливается (∼ 97%) при рассмотрении мюонов, тагированных в калориметре (CT).
Эффективности, измеренные в данных и в моделированных событиях, согласуются междусобой в пределах 1%. Наибольшее отклонение наблюдается для комбинированных мюонов (CB). На рисунке 13 (слева) показана измеренная в процессах распада Z-бозонаZ → µµ и J/Ψ-мезона J/Ψ → µµ эффективность реконструкции комбинированныхмюонов (CB) в зависимости от pT мюона. Как видно из графика, наблюдается резкоеувеличение эффективности при малых pT , которое связано с тем, что для прохождения мюона через материал калориметра и пересечения по меньшей мере двух слоевмюонных камер в МС, необходим минимальный поперечный импульс мюонов приблизительно равный ∼ 3 ГэВ.
При импульсах мюона выше pT ≈ 20 ГэВ эффективностьреконструкции остается примерно постоянной. Падение эффективности, наблюдаемоев данных для распадов J/Ψ-мезонов при pT > 15 ГэВ, связано с неэффективностьюреконструкции в МС пар мюонов с небольшим угловым разлетом, которые возникаютв случае сильно бустированных J/Ψ-мезонов.Эффективность реконструкции мюона ВД, ε(ID|M S), измеренная в распадахZ → µµ , для мюонов с pT > 10 ГэВ в зависимости от pT и η показана на рисунке 14.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
