Диссертация (1145387), страница 15
Текст из файла (страница 15)
Вовсем диапазоне pT и η эффективность реконструкции мюона во ВД выше 99%. Наблюдается очень хорошее соответствие между измерениями эффективности реконструкциимюона ВД в данных и моделированных событиях.62Глава 3 Анализ данных3.1Данные и моделированные событияВ данной работе использовались данные, набранные экспериментом ATLAS в 2012√году при столкновении протонов с энергией в системе центра масс s = 8 ТэВ, которые соответствуют интегральной светимости 20,3 фб−1 . Среднее число дополнительныхpp взаимодействий на одно пересечение пучков протонов (англ., pileup events) в этихданных составляло приблизительно 20.Для сравнения данных с моделированными методом Монте-Карло событиями использовались наборы событий основных физических процессов, перечисленные в таблице 3.
Моделирование событий выполнялось с помощью программы GEANT4 [100] длядетектора ATLAS [101]. Эффекты, связанные с дополнительными pp взаимодействиями,которые происходят в том же самом (англ., in time pileup) или в соседних (англ., outof time pileup) пересечениях пучков, моделировались добавлением к основному событию так называемых«minimum bias» событий, генерированных с помощью программыPythia для мягких КХД процессов.Для изучения сигнального процесса Z/γ ∗ → `` использовалось четыре разных набора моделированных сигнальных событий (см. таблицу 3). В качестве основного былвыбран набор событий, созданный генератором PowhegBOX (версия 1/r2129) [59, 102,103, 60], в котором использовался набор ПФР CT10 NLO [104].
Генерированные с помощью PowhegBOX события подавались на вход программы Pythia 8 (версия 8.170) [65]с так называемой дополнительной настройкой параметров AU2 [105] для моделированияпартонных ливней, фрагментации и "underline"событий. Для того чтобы моделироватьКЭД излучение фотонов для электронов и мюонов в конечном состоянии (англ., FinalState Radiation, FSR) использовалась программа Photos [106]. В качестве альтернативного набора сигнальных событий использовался тот же набор событий, созданный спомощью генератора PowhegBOX, для которого моделирование партонных ливней ифрагментация были выполнена с помощью программы Herwig (v.6.520.2) [66], а моделирование underline событий с помощью программы Jimmy (v4.31) [107]. Моделированиеизлучения лептонов в конечном состоянии осуществлялось для этого набора событийтакже с помощью программы Photos. Другой альтернативный набор сигнальных событий был получен с помощью программы Sherpa (v.1.4.1) [108, 109, 71, 110], котораяимеет свою собственную реализацию моделирования партонных ливней, фрагментации,"underline"событий и излучения фотонов лептонами в конечном состоянии.
Для создания набора событий, созданных генератором Sherpa, использовался тот же набор ПФРCT10 NLO. Альтернативные наборы сигнальных событий использовались для проверки63Таблица 3 — Моделированные методом Монте-Карло наборы событий для сигнала ифона, использованные в данной работе.ПроцессZ/γ ∗ → ``Z/γ ∗ → ``Z/γ ∗ → ``Z/γ ∗ → `` + jetW → `νW → `νtt̄ pairSingle top quark:t channels and W t channelsDi-bosonsDi-bosonsγγ → ``ГенераторPowhegBOX + Pythia 8PowhegBOX + Jimmy/HerwigSherpaPowheg + MiNLOPowhegBOX + Pythia 8SherpaMC@NLO + Jimmy/HerwigПФРCT10CT10CT10CT10CT10CT10CT10AcerMC + Pythia 6MC@NLO + Jimmy/HerwigSherpaHerwigPythia 8CTEQ6L1CT10 NLOCT10 NLOCTEQ6L1MRST2004QED NLONLONLONLONLONLONLONLOЛитература[59, 102, 103, 60, 65, 104][66][108, 109, 71, 110][61][111, 107][112, 113][114]влияния на результаты измерений угловых коэффициентов различных моделей образования партонных ливней и разных методов вычисления матричных элементов жесткогопроцесса образования Z-бозона.
События, генерированные Powheg (v2.1), дополненныеметодом MiNLO [61], использовались для моделирования процесса Z + jet в NLO приближении. Статистика основного набора сигнальных событий PowhegBOX +Pythia8приблизительно в 4 (25) раз больше статистики набранных данных для поперечногоимпульса Z-бозона ниже (выше) 105 ГэВ.Наборы моделированных событий для электрослабых процессов, таких как рождение дибозонов, парное и одиночное рождение топ-кварков, а также рождение лептонов в фотон-индуцированных процессах γγ → ll, которые использовались для оценкивклада в фон, перечислены в таблице 3.
Вклад многоструйных процессов и процессаассоциированного рождения W-бозона со струями W + jets в фон учитывался, используя данные, методом описанным в разделе 3.5. Наборы событий для процесса W + jets,перечисленные в таблице 3, использовались только для изучения состава фона.3.2Отбор событийВ данной работе отбирались события, в которых реконструирована пара лептонов:мюонов или электронов.
События разделялись на три независимых канала измерения, аименно канал, который далее обозначается как eeCC (англ., central-central), в которомрегистрируется два электрона в центральной части детектора с |η| < 2, 47, канал µµCC,в котором регистрируется два мюона в центральной части детектора с |η| < 2, 4, и64канал eeCF (англ., central-forward) с одним центральным электроном с |η| < 2, 4 иодним электроном, летящим вперед с 2, 5 < |η| < 3, 2.Для анализа использовались события, записанные в период стабильной работыускорителя LHC и детектора ATLAS. В отобранных событиях первичная вершина взаимодействия реконструировалась не менее чем по трем трекам с поперечным импульсомpT > 0, 4 ГэВ.Для отбора событий в канале eeCC использовался диэлектронный триггер с порогом регистрации каждого электрона по поперечному импульсу электрона pT > 12 ГэВв сочетании с одноэлектронным триггером с более высоким порогом регистрации поpT электрона.
В отобранных событиях кандидаты в электроны реконструировались изэнергетических кластеров, образовавшихся в электромагнитном калориметре, которыесопоставлялись с треком, восстановленным внутренним детектором. Поперечный импульс кандидата в электроны должен был быть больше 25 ГэВ. Идентификация электронов выполнялась с помощью определенного заданного набора критериев, основанному на информации об электромагнитном кластере, треке сопоставленному кластеруи дополнительной информации о треке, полученной с детектора переходного излучения(TRT). Каждому набору критериев идентификации соответствует своя эффективностьидентификации электронов и степень подавления адронного фона. В данной работе использовался так называемый «умеренный» (англ., medium) набор критериев [92, 115],оптимизированный на подавление частиц от дополнительных вершин pp взаимодействий(pileup events).
Средняя эффективность идентификации электронов для данного наборакритериев составляла порядка ∼ 90%. После всех отборов оставлялись события, в которых было реконструировано два кандидата в электроны с противоположным знакомзаряда.Для отбора событий в µµCC канале использовался димюонный триггер, с порогом регистрации по поперечному импульсу мюона pT > 18 ГэВ. Треки мюонов реконструировались внутренним детектором и связывались с сегментами треков в мюонномспектрометре [99].
Для анализа использовались только комбинированные мюоны (см.раздел 2.4.1) с поперечным импульсом больше 25 ГэВ. Для подавления фона использовались критерии отбора, связанные с качеством восстановленных треков. Дополнительно накладывались ограничения на продольные и поперечные компоненты прицельногопараметра мюонного трека по отношению к первичной вершине взаимодействия, чтопозволяет отбирать только частицы, которые рождаются в данной вершине. После всехотборов оставлялись события, в которых было реконструировано два мюонных кандидата с противоположным знаком заряда.Для отбора событий в eeCF канале использовался одноэлектронный триггер спорогом регистрации по поперечному импульсу pT > 24 ГэВ изолированного в конусе∆R = 0, 2 электрона в центральной части детектора |η| < 2, 47.
Поперечный импульс65кандидата в электроны, регистрируемого в центральной части детектора, должен былбыть больше 25 ГэВ. Так как фон от многоструйных событий в этом канале значительно больше, чем в eeCC канале, то для идентификации электронного кандидата вцентральной части детектора использовался набор «сильных» (англ., Tight) критериевидентификации [92] вместо «умеренного» (англ., Medium), который использовался дляцентральных электронов в канале eeCC.
Реконструкция и идентификация электронногокандидата, летящего вперед с 2.5 < |η| < 3.2, осуществляется только с помощью электромагнитного калориметра, так как в этой области нет трекового детектора. Требовалось, чтобы поперечный импульс кандидата в электроны, регистрируемого в переднейчасти детектора, был больше 20 ГэВ, а для идентификации использовался «умеренный»(англ., Medium) набор критериев идентификации [92]. Окончательно отбирались события только с двумя реконструированными электронными кандидатами, для которых нетребовалось, чтобы у них был противоположный знак заряда, так как для электрона,реконструированного в передней части детектора, знак заряда не определяется из-заотсутствия в этой области быстрот трекового детектора.Как уже упоминалось ранее, измерение поляризационных угловых коэффициентов в данной работе выполняется в области полюса массы Z-бозона.
Поэтому рассматривались только пары лептонов, у которых инвариантная масса m`` попадает внутрьузкого диапазона масс 80 < m`` < 100 ГэВ, вблизи полюса массы Z-бозона. События, которые использовались для измерения поляризационных угловых коэффициентов интегрально по быстроте y Z отбирались без каких-либо ограничений на быстроту лептоннойпары y `` . Для измерения поляризационных угловых коэффициентов в заданных диапазонах быстрот y Z события отбирались в трех диапазонах по быстроте лептонной пары:|y `` | < 1, 0, 1, 0 < |y `` | < 2, 0 и 2, 0 < |y `` | < 3, 5.
В отобранных событиях, поперечныйимпульс дилептонной пары должен быть меньше 600 ГэВ для eeCC и µµCC каналов именьше 100 ГэВ для eeCF канала. Следует отметить, что здесь и далее используются``следующие обозначения: индекс `` (m`` , p``T , y ) используется для обозначения значенийреконструированных кинематических переменных дилептонных пар, которые следуетотличать от переменных, обозначенных индексом Z (mZ , pZT , y Z ), который используетсядля обозначения генерированных значений кинематических переменных для лептонныхпар в Борновском приближении, то есть до излучения в конечном состоянии лептонамифотонов (FSR).События, моделированные методом Монте-Карло, проходят те же критерии отбора, что и данные. Дополнительно к отобранным событиям применяются небольшиепоправки, путем присваивания событию дополнительных весов, чтобы учесть неточности моделирования, связанные с эффективностью регистрации электронов и мюонов,эффективностью триггеров, энергетического разрешения детектора и калибровки энергетической шкалы детектора [92, 115, 99, 91].
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
