Primi passi per una Muon Momentum Scale Tommaso Dorigo,Marco Demattia Padova, CMS meeting – 2 aprile 07

Introduzione La calibrazione della scala in momento dei muoni è fondamentale per: –Misure di massa del bosone W –Monitoring del tracker, del campo magnetico –Correzione di effetti locali nel detector –Ricostruzione di segnali ad alta massa invariante –Misure di massa del top, misure in B physics, eccetera Lo studio delle risonanze J/psi, Y, Z permette di perfezionare il Monte Carlo (scala, risoluzione) e di aumentare lefficienza degli algoritmi

Piano di lavoro Generazione di diversi campioni di risonanze e backgrounds, con un occhio alla early physics (diciamo qualche pb-1) e un altro più avanti Ricostruzione dei campioni con modifiche alla geometria e/o al campo magnetico –Scopo: scoprire quanto siamo sensibili a disuniformità o imprecisioni nel modello fisico, e perfezionare la nostra possibilità di intervenire con correzioni ad hoc –Si confronteranno campioni standard con campioni modificati, per simulare il confronto MC/dati –Sviluppo di un algoritmo di base, e uno più avanzato in parallelo Base: determinazione della funzione di calibrazione in funzione della curvatura media dei muoni, per diversi range di pseudorapidità e diversi livelli di qualità dei muoni Avanzato: algoritmo che prende in considerazione più variabili e ottiene una funzione di calibrazione con maggiore precisione –By-product: studio della risoluzione dei mu in funzione delle loro caratteristiche cinematiche e qualitative

Stato attuale Studiati 43,000 eventi generati in (thanks Ugo per averli portati a PD): –6916 pp ZX –1779 pp J/psiX –20936 pp X –11686 pp X –1870 pp WX X Vedi plots M( Ricostruzione globale, match con muoni veri entro R<0.1 –Vedi plot R Studiate dipendenze da eta e Pt – nessun problema per i global muons, gli standalone per ora sono stati lasciati alone…

Matching con muoni MC nessuna differenza di rilievo per alta rapidità R<0.1 anche troppo largo, ma per ora non ci sono comunque criteri di qualità sui muoni selezionati, per cui usiamo questo per una prima occhiata

Distribuzioni di massa – Z Alto: tutte le coppie di global muons (blu), MC muons (rosso) Basso: coppie con matching R<0.1

Distribuzioni di massa – J/psi Alto: tutte le coppie di global muons (blu), MC muons (rosso) Basso: coppie con matching R<0.1

Distribuzioni di massa – pp X Alto: tutte le coppie di global muons (blu), MC muons (rosso) Basso: coppie con matching R<0.1

Distribuzioni di massa – pp X Alto: tutte le coppie di global muons (blu), MC muons (rosso) Basso: coppie con matching R<0.1

Distribuzioni di massa – pp W X Alto: tutte le coppie di global muons (blu), MC muons (rosso) Basso: coppie con matching R<0.1

Distribuzioni di massa – all together Alto: tutte le coppie di global muons (blu), MC muons (rosso) Basso: coppie con matching R<0.1

Mass fits Come riscaldamento abbiamo preso in considerazione qualche variabile cinematica della coppia di muoni, per studiare la dipendenza di scala e risoluzione da esse. –Pt medio dei due mu –Curvatura media dei due mu –Pseudorapidità della coppia di mu –Azimuth della coppia di mu –Pseudorapidità del mu meno centrale – R fra i due mu –Pt della coppia di mu –Differenza in rapidità fra i due mu –P medio dei due mu Nei plots di massa entra ogni coppia di global muons con un R match a due MC muons. –Ogni variabile è binnata opportunamente –I fits alla distribuzione di massa vengono fatti separatamente per le coppie con massa fra 2.6 e 3.4 GeV e con massa fra 50 e 130 GeV. –Fit function: pol1+gaus –Si prendono in considerazione solo bins ove vi siano almeno 50 entries

Esempio di mass fits Righe 1 e 2: Z mm Righe 3 e 4: J/psi mm

Dipendenze della scala in momento e della risoluzione dalla cinematica Ovviamente si tratta di un esempio –Interessante la normalizzazione (v. talk di Ugo), da mettere a posto per dare un significato (che qui per ora non hanno) alle barre di errore Verificare leffetto del background e di diversi tagli di qualità (qui non applicati) –In alcuni miglioramenti alla ricostruzione sono attesi –Per ora si confronta MC con i valori di riferimento per la massa di J/psi e Z (e per questultima cè anche una dipendenza dalle PDF da verificare) nessun interesse pratico –Però i plots danno unidea di quello che si può fare con un po di segnale –Variabili studiate: media e larghezza della massa della risonanza ricostruita con global muons con match a MC muons Si plotta poi la differenza relativa con i valori veri (3.097, 91.19)

Plots di M/M vs x Da sinistra a destra: Pt medio (GeV) Curvatura media (1/GeV) Pseudorap. della coppia Da sinistra a destra: Phi della coppia Pseudorap. mu forward Delta R fra i due mu Da sinistra a destra: Pt della coppia (GeV) Delta (eta) fra i due mu P medio (GeV) In rosso i risultati dei fits alla Z, in nero i risultati dei fit alla J/psi

Plots di M /M vs x Da sinistra a destra: Pt medio (GeV) Curvatura media (1/GeV) Pseudorap. della coppia Da sinistra a destra: Phi della coppia Pseudorap. mu forward Delta R fra i due mu Da sinistra a destra: Pt della coppia (GeV) Delta (eta) fra i due mu P medio (GeV) In rosso i risultati dei fits alla Z, in nero i risultati dei fit alla J/psi

Alternative Un metodo stupido ma veloce per studiare dipendenze della scala di momento da una variabile x è quello di creare un profile histogram –Si decide un range ove S/N sia grande per gli eventi dovuti alla risonanza –Si riempie al valore x della variabile studiata con una entry al valore (M-Mtrue)/Mtrue –Con opportuno peso negativo si può aggiungere eventi dalle sidebands per correggere il loro effetto. Es.: Regione A([2.65,2.95]: si riempie listogramma con il valore x=M, y=(M-2.8)/3.1 e peso w=-0.5 Regione B[2.95,3.25]: si riempie con x=M, y=(M-3.1)/3.1 e peso w=1.0 Regione C[3.25,3.4]: si riempie con x=M, y=(M-3.25)/3.25 e peso w=-0.5. –Questo metodo può servire a definire delle forme funzionali per le dipendenze da x della scala, F(x i ), anche in presenza di basso rapporto S/N

Confronto fra profiles e fits PRELIMINARE!!! In rosso i risultati della Z, In nero i risultati della J/psi Marker pieno: profiles Marker vuoto: fits In generale i trends sono simili, ma ci sono differenze non capite… Vanno studiate.

Conclusioni Nessuna per ora! Stiamo mettendo a punto degli strumenti per studiare la calibrazione del momento con i dati della early physics Studieremo deformazioni del campo B e disallineamenti globali del tracker con modifiche alla geometria nel MC e con due algoritmi, uno base e uno più avanzato Servono inputs esterni: –Maggiori generazioni (part. di background samples) –Normalizzazioni relative e due diversi scenari –Set di tagli di qualità standard –Altre idee!!!