Töltött részecske multiplicitás analízise 14 TeV-es p+p ütközésekben

Átírás

1 Töltött részecske multiplicitás analízise 14 TeV-es p+p ütközésekben Veres Gábor, Krajczár Krisztián Tanszéki értekezlet,

2 LHC, CMS LHC - Nagy Hadron Ütköztető, gyorsító a CERN-ben 5 nagy kísérlet: ATLAS, ALICE, CMS, LHC-b, TOTEM

3 CMS nyomkövetés

4 Tanszéki részvétel CMS fizikai analízis csoportjai: Higgs-fizika SUSY Nehézion-fizika... A Nehézion-fizikai csoportban: Siklér Ferenc (KFKI) Veres Gábor (ELTE) Krajczár Krisztián (ELTE) Szeles Sándor (ELTE)

5 Motivációk Töltött részecske multiplicitás mérhető részecske rekonstrukcióval: transzverz impulzus spektrum integrálása Kis illetve nagy transzverzimpulzus tartományban nincs mérés: illeszteni kell a spektrumot Pályához sok pont relatív nagy alsó p T határ η = -ln(tg(θ/2))

6 Motivációk A részecske rekonstrukció alsó határa: MeV/c a mi módszerünkkel a mérés ezen határa levihető ~40 MeV/c-ig első napi mérés (majdnem) független a részecskék nyomkövetésétől: ha az eseményben megtaláljuk az ütközési pontot (ehhez kell a nyomkövetés), akkor felhasználjuk

7 Módszer Az első pixel detektoron megszámoljuk a beütéseket: töltött részecskék egészen 40 MeV/c-ig (a mágneses tér szabta határ) A minimális p T függ η-tól: azonos p T -jű részecskék különböző energiát veszítenek kisebb nyalábcsőben megtett távolság, de kisebb impulzus nagyobb taávolság, de nagyobb impulzus nyalábcső nyaláb legközelebbi pixel detektor szimulació: nagyobb η, nagyobb energiaveszteség

8 Módszer Beütést kelthet: elsődleges, másodlagos, spirálozó részecskék, zaj korrekciók szükségesek elsődleges spirálozó nyalábcső legközelebbi pixel detektor másodlagos nyaláb

9 Módszer A beütések η-ja korrigálható a kölcsönhatási vertexszel: 1. a kölcsönhatási pont megtalálása 2. ennek pozíciójának ismeretében újraszámolni a beütés pszeudo-rapiditását Minden eseményt megtartunk: ha nem talaljuk meg a kölcsönhatási pontot a 'névleges' η-t használjuk beütés nyalábcső legközelebbi pixel detektor kölcsönhatási pont a detektor középpontja nyaláb ütközési tartomány

10 Multiplicitásfüggés A trigger és kölcsönhatási pont megtalálásának hatásfoka függ a multiplicitástól a különböző multiplicitás osztályokban különböző korrekciók szükségesek Karakterisztikus megfigyelhető mennyiség a multiplicitás leírására: a beütések száma az első pixel detektorban a de/dx vágás után (lásd a következő oldalon!)

11 de/dx vágás ADC vs. korrigált η ADC ~ energiaveszteség ~ a detektor anyagában megtett távolság Elsődleges beütések ADC értékei ~ cosh(η) Vágás definiálható elsődleges beütések másodlagosak, spirálozók

12 Korrekciók Trigger hatásfok: M =Események FelvettMC M / Események MC M

13 Korrekciók: Correction: ε(m) ε tv Etriggerelt /E MC és E trig+khp /E MC a multiplicitás függvényében Legalább 3 rekonstruált pálya (3 beütés a detektorban) kell egy kölcsönhatási pont (khp) azonosításához Nem szükséges megtalált khp-nak lennie az analízishez, de ha van, használjuk A két hisztogram közötti különbség: kölcsönhatási pont megtalalásának hatásfokából M =Események FelvettMC M / Események MC M

14 Korrekciók Trigger hatásfok: M =Események FelvettMC M / Események MC M Fizikai korrekció (érzékeny detektorfelület, bomlások, másodlagos részecskék):, M = Beütések FelvettMC, M / Részecskék MC, M

15 Korrekciók: Correction: χ(η,m) α χ(η) sok eseményt használva van meghatározva minden M-re p+p: χ(η,m) nem függ a multiplicitástól Pb+Pb: csökkennie kell növekvő multiplicitásra (betöltöttség), M = Beütések FelvettMC, M / Részecskék MC, M

16 Korrekciók Trigger hatásfok: M =Események FelvettMC M / Események MC M Fizikai korrekció (érzékeny detektorfelület, bomlások, másodlagos részecskék):, M = Beütések FelvettMC, M / Részecskék MC, M Speciális korrekció a spirálozó részecskékre

17 Korrekció Looper a Correction spirálozókra, I. 1. ötlet: a szimulációnak megfelelően eltávolítjuk a visszatérőket teljes szimulaciófüggés 2. ötlet : 1. Adat: beütések a de/dx végés alatt 2. Szim: visszatérők hozzájárulása

18 Korrekció Looper a Correction spirálozókra, I. 1. ötlet: a szimulációnak megfelelően eltávolítjuk a visszatérőket teljes szimulaciófüggés 2. ötlet : 1. Adat: beütések a de/dx végés alatt 2. Szim: visszatérők hozzájárulása

19 Korrekció Looper a Correction spirálozókra II. 2. ötlet: 3. a vágás alatti spirálozók számát használva megbecsüljök a vágás feletti spirálozók járulékát 4. eltávolítjuk őket Adat vezérelte korrekció, kisebb szimulációfüggés spirálozók

20 Building Az eloszlás up the felépítése distribution dn/dη eloszlás meghatározása multiplicitásonként: dn ch d, M = 1, M Beütések ' adat', M Események ' adat ' M jelen esetben az 'adat' is egy szimulációból jön Ezen multiplicitásfüggő dn/dη felösszegzése: dn ch d = M Események ' adat ' M dn ch M d, M Események ' adat ' M M M

21 Eredmények, Results visszaállított I. dn/dη Szimulált és visszaállított dn/dη eloszlás 2 adathalmaz ugyanazon szimulációval: 'MC' és 'adat' Tökéletes egyezés Mi történik, ha különböző részösszegeket veszünk?

22 Eredmények, Results II., multiplicity részösszegek sec Felosztjuk a multiplicitás eloszlást 6 szeletre dn/dη-t külön értékeljük ki minden szeletre

23 Eredmények, részösszegek A részecske eloszlás szeletekbeli alakja megváltozik Ez a változás mérhető Mennyire megbízhatók ezek az eredmények? szisztematikus hibák

24 Szisztematikus hibák 2 érzékeny paraméter: impulzus eloszlás részecske eloszlás Ezek módosíthatók Példa: módosított impulzus eloszlás p 0.5*p p 1.5*p

25 Szisztematikus hibák, I. Módosítottuk az impulzus eloszlást: p 0.5*p és p 1.5*p

26 Szisztematikus hibák, II. Módosítottuk a multiplicitás eloszlást: N ch 0.5*N ch (elhagyás), N ch 2*N ch (mixelés) Következtetés: ~8%-os szisztematikus hiba

27 Kontextus Context az LHC-ban várható dn/dη érték

28 Conclusions Konklúziók Robusztus módszer Feltételez egy hatásos triggert, amely a nyaláb-gáz ütközésekre nem szólal meg ~ 8% szisztematikus hiba Tipikus első napi mérés (nem igényel sok adatot) A nagy zaj vagy nyaláb-gáz ütközésekre megszólaló trigger problémát okozhat!

29 Eredmények x Christof Roland, Gabor I. Veres, Krisztian Krajczar: Simulation of jet quenching observables in Heavy Ion Collisions at the LHC, Int.J.Mod.Phys.E16: ,2007 David d'enterria, (ed.) et al.: CMS physics technical design report: Addendum on high density QCD with heavy ions, J.Phys.G34: ,2007 Ferenc Sikler and Krisztian Krajczar: Measurement of charged hadron spectra in proton-proton collisions at s=14 TeV, CMS Note AN-2007/021 Christof Roland, Gabor I. Veres, Krisztian Krajczar: Estimating the statistical reach for charged particle nuclear modification factor in jet triggered heavy ion events, CMS Note AN-2006/