[PPT] - b - j e t I d e n t i f i c a t i o n i n t h PowerPoint Presentation

SLIDE 1

S é b a s t i e n G r e d e r 1

b

j

e t I d e n t i f i c a t i

n

i n t h e D E x p e r i me n t

S é b a s t i e n G r e d e r

I n s t i t u t P l u r i d i s c i p l i n a i r e H u b e r t C u r i e n , S t r a s b

u

r g

SLIDE 2

S é b a s t i e n G r e d e r 2

O u t l i n e

I n t r

d

u c t i

n

T h e D Ø d e t e c t

r

A l g

r

i t h ms P e r f

r

ma n c e me a s u r e me n t

B

j

e t e f f i c i e n c y F a k e t a g r a t e

C

n

c l u s i

n

SLIDE 3

S é b a s t i e n G r e d e r 3

I n t r

d

u c t i

n

P h y s i c s

T

p

p h y s i c s : x

s

e c t i

n

, ma s s , s i n g l e

t
p

“ B a c k g r

u

n d s ” : W/ Z + h e a v y f l a v

u

r H i g g s s e a r c h e s : L

w
ma

s s , S U S Y

SLIDE 4

S é b a s t i e n G r e d e r 4

T h e D Ø d e t e c t

r

S i l i c

n

t r a c k e r ( S MT ) h t t p : / / a r x i v .

r

g / a b s / 1 5 . 8 1 6 b a r r e l s , 4 l a y e r s e a c h , z ~ 1 m + n e w L a y e r @ r = 1 . 6 c m ( R u n I I b , s e e : h t t p : / / a r x i v .

r

g / a b s / 9 1 1 . 2 5 2 2 ) C

v

e r a g e | η| < 2 . 5 C e n t r a l F i b e r T r a c k e r ( C F T ) Mu

n

s y s t e m c

v

e r s | η| < 2 8 l a y e r s

f

s c i n t i l l a t i n g f i b e r ( a x i a l a n d s t e r e

)

2 < r < 5 1 c m i n 2 T ma g n e t i c f i e l d

SLIDE 5

S é b a s t i e n G r e d e r 5

T a g v s . mi s

t

a g s

B h a d r

n

s p r

p

e r t i e s

Ma s s : ~ 5 G e V / c

2

D e c a y l e n g t h : ~ 3 mm Ha r d f r a g me n t a t i

n

S e mi

l

e p t

n

i c d e c a y s

F a k e / Mi s

t

a g s

P r i ma r y v e r t e x r e s

l

u t i

n

T r a c k p a r a me t e r s r e s

l

u t i

n

s L

n

g l i v e d p a r t i c l e s S e c

n

d a r y i n t e r a c t i

n

s

SLIDE 6

S é b a s t i e n G r e d e r 6

T a g v s . mi s

t

a g s

B h a d r

n

s p r

p

e r t i e s

Ma s s : ~ 5 G e V / c

2

D e c a y l e n g t h : ~ 3 mm Ha r d f r a g me n t a t i

n

S e mi

l

e p t

n

i c d e c a y s

F a k e / Mi s

t

a g s

P r i ma r y v e r t e x r e s

l

u t i

n

T r a c k p a r a me t e r s ' r e s

l

u t i

n

L

n

g l i v e d p a r t i c l e s S e c

n

d a r y i n t e r a c t i

n

s

SLIDE 7

S é b a s t i e n G r e d e r 7

T a g g i n g p r e r e q u i s i t e s

T a g g a b i l i t y

I n t h e f

l

l

w

i n g t a g g i n g a l g

r

i t h ms a r e

n

l y b a s e d

n

t r a c k i n g a n d v e r t e x i n g

f

c h a r g e d p a r t i c l e s 

n

l y ( c a l

r

i me t e r ) j e t s w i t h mi n i mu m t r a c k i n g i n f

r

ma t i

n

a r e c

n

s i d e r e d

I n t e r a c t i

n

r e g i

n

, σz 2 5 c m, + d e t e c t

r

a c c e p t a n c e a e c t t r a c k ≈ ff r e c

n

s t r u c t i

n

e f f i c i e n c i e s

 p

e r f

r

ma n c e d e p e n d e n c e

n

a n d i n t e r a c t i

n

p

i

n t ’ s Z c

r

d i n a t e . η F r a c t i

n
f

f a k e j e t s i s ~ s ma l l , b u t d e p e n d s

n

fi n a l s t a t e .

 D

e c

u

p l i n g t h i s e e c t f r

m

t h e t a g g i n g a l g

r

i t h ms p r

p

e r l y a l l

w

s ff t h e e x t r a c t i

n
f

a t a g g i n g p e r f

r

ma n c e w h i c h c a n b e a s s u me d t

b

e u n i v e r s a l , i . e . , a p p l i c a b l e t

a

n y g e n e r a l fi n a l s t a t e s

SLIDE 8

S é b a s t i e n G r e d e r 8

T a g g i n g p r e r e q u i s i t e s ( I I )

T a g g a b l e j e t s a r e t h u s d e f i n e d a s f

l

l

w

:

2

s

t e p c l u s t e r i n g : i . a l

n

g b e a m a x i s ( d c a

Z

< 4 mm ) i i . . 5 c

n

e ( s n

w

ma s s ) j e t s ( w i t h i n e a c h z

c

l u s t e r )

 f

i n a l l y r e q u i r e : ∆R ( c a l

j

e t , t r a c k

j

e t ) < . 5 T r a c k

j

e t s : 1 S MT h i t t r a c k s , s e e d t r a c k p T > 1 G e V / c , p T > . 5 G e V / c f

r
t

h e r t r a c k s P a r a me t r i z e d a s : F ( p

T

,, z ' ) , w i t h η z | z | · s i g n ( · z ) ′ ≡ η

SLIDE 9

S é b a s t i e n G r e d e r 9

T a g g i n g p r e r e q u i s i t e s ( I I I )

T r a c k p r e s e l e c t i

n

E a c h b

i

d . a l g

r

i t h m u s e s i t s

w

n t r a c k r e c

n

s t r u c t i

n

q u a l i t y c r i t e r i a

V r e mo v a l

L i g h t s t r a n g e h a d r

n

s h a v e l

n

g l i f e t i me s P h

t
n

c

n

v e r s i

n

s c a n

c

c u r a t l a r g e d i s t a n c e s i n t h e t r a c k e r ma t e r i a l Λ Ks γ→e e

SLIDE 10

S é b a s t i e n G r e d e r 10

A l g

r

i t h ms ( I )

I mp a c t P a r a me t e r ( I P ) b a s e d t a g g e r

I P a n d i t s s i g n i f i c a n c e S

I P

a r e s i g n e d w . r . t j e t d i r e c t i

n

I P e r r

r

c a l i b r a t e d i n d a t a a n d s i mu l a t i

n

f

r

mu l t i p l e

s

c a t t e r i n g e f f e c t s a n d P V r e s

l

u t i

n

d e p e n d e n c e

 D i s c r e t e ( C S I P )

c

u

n t s t r a c k s w i t h : | S

I P

| > c u t ( 2 > 3 | | 3 > 2 )

 C

n

t i n u

u

s ( J L I P )

p . d . f f r

m

n e g a t i v e I P r e s

l

u t i

n

f u n c t i

n

, R ( s )

p

s c a t

= p s i n θ3

/ 2

SLIDE 11

S é b a s t i e n G r e d e r 11

A l g

r

i t h ms ( I I )

I mp a c t P a r a me t e r ( I P ) b a s e d t a g g e r

 C

n

t i n u

u

s ( J L I P ) p . d . f f r

m

n e g a t i v e I P r e s

l

u t i

n

f u n c t i

n

, R ( s )

N

t

e :

n

e c a n c

n

s i d e r a n y s e t

f

t r a c k s a n d e . g b u i l d a n “ h e mi s p h e r e

p

r

b

a b i l i t y ” ( Z

>

b b , L E P )

SLIDE 12

S é b a s t i e n G r e d e r 12

A l g

r

i t h ms ( I I )

I mp a c t P a r a me t e r ( I P ) b a s e d t a g g e r

 C

n

t i n u

u

s ( J L I P ) p . d . f f r

m

n e g a t i v e I P r e s

l

u t i

n

f u n c t i

n

, R ( s )

N

t

e :

n

e c a n c

n

s i d e r a n y s e t

f

t r a c k s a n d e . g b u i l d a n “ h e mi s p h e r e

p

r

b

a b i l i t y ” ( Z

>

b b , L E P )

For TMVA aficionados, this is what is called “Rarity” in the TMVAGui.C

SLIDE 13

S é b a s t i e n G r e d e r 13

A l g

r

i t h ms ( I I I )

S e c

n

d a r y v e r t e x , S V T

S t a r t s f r

m

t r a c k

b

a s e d j e t s ( s i mp l e c

n

e a l g

.

) K a l ma n

f

i l t e r b a s e d v e r t e x f i n d e r T r a c k p r u n i n g w . r . t χ2 c

n

t r i b u t i

n

t

v

e r t e x T a g i s d e f i n e d i f : ∆R ( v e r t e x , j e t ) < . 5 a n d i f d e c a y l e n g t h s i g n i f i c a n c e , S

L x y

> c u t

SLIDE 14

S é b a s t i e n G r e d e r 14

A l l i n

n

e : N e u r a l N e t wo r k t a g g e r

O p t i mi z e d s e l e c t i

n
f

i n p u t s : C S I P , J L I P & 5 S V T p r

p

e r t i e s

. . . c a n l e a d t

s

i g n i f i c a n t i mp r

v

e me n t :

SLIDE 15

S é b a s t i e n G r e d e r 15

P e r f

r

ma n c e me a s u r e me n t s

SLIDE 16

S é b a s t i e n G r e d e r 16

B

i

d e n t i f i c a t i

n

e f f i c i e n c y ( I )

Me a s u r e d i n d a t a

U s i n g b

e

n r i c h e d d a t a s a mp l e s :

D i

j

e t b a c k

t
b

a c k s a mp l e & r e q u i r e ∆R ( < . 5 ) ma t c h e d s

f

t ( > 4 G e V / c ) mu

n

i n j e t

E f f i c i e n c y e x t r a c t e d u s i n g S y s t e mD me t h

d

muon-jet

Mu

n

i c d a t a / MC b

S

c a l e F a c t

r

: S F

b (

p

T

, ) A p p l y S F t

i

n c l u s i v e b & c T a g R a t e F u n c t i

n

( T R F ) :

SLIDE 17

S é b a s t i e n G r e d e r 17

B

i

d e n t i f i c a t i

n

e f f i c i e n c y ( I I )

T h e S y s t e mD me t h

d

H i s t

r

i c a l l y d e v e l

p

e d t

me

a s u r e e f f i c i e n c y s

l

e l y i n d a t a S i mu l a t i

n
n

l y u s e d f

r

c

r

r e c t i

n

s f a c t

r

s ( MC / MC r a t i

s

) Ma i n i d e a : u s e u n c

r

r e l a t e d s e l e c t i

n

c r i t e r i a ( i . e t a g g e r s ) a p p l i e d t

v

a r i

u

s d a t a s a mp l e s a n d b u i l d a s y s t e m

f

( n

n
l

i n e a r ) e q u a t i

n

s

G e n e r a l c a s e :

C

n

s i d e r s d a t a s a mp l e s c

mp
s

e d

f

1 s i g n a l a n d f b a c k g r

u

n d s . E a c h s a mp l e j c a n g i v e s 1 + f u n k n

w

n s : t h e s i g n a l a n d b a c k g r

u

n d s f r a c t i

n

s : c

n

s t r a i n e d b y : E a c h t a g g e r k g i v e s a l s

1

+ f u n k n

w

n s , t h e e f f i c i e n c i e s : Wh e n a p p l y i n g t h e t a g g e r k

n

s a mp l e j ,

n

l y a f r a c t i

n

q

j k

f

t h e t

t

a l n u mb e r

f

e v e n t s s u r v i v e s : Wh e n a p p l y i n g e . g 2 u n c

r

r e l a t e d c r i t e r i a :

SLIDE 18

S é b a s t i e n G r e d e r 18

B

i

d e n t i f i c a t i

n

e f f i c i e n c y ( I I I )

C

mb

i n i n g t t a g g e r s a n d s s a mp l e s ⇒ 2

t

. s e q u a t i

n

s T

s
l

v e t h e s y s t e m,

n

e n e e d s a t l e a s t a s ma n y e q u a t i

n

s a s u n k n

w

n s : T h e f i r s t c

mb

i n a t i

n

s a r e : I n p r a c t i c e f i n d i n g ma n y s a mp l e s a n d ( u n c

r

r e l a t e d ) t a g g e r s i s d i f f i c u l t N

t

e : t = 1 , s = 2 , f = 1 i s k n

w

n a s t h e Ma t r i x Me t h

d

:

)

SLIDE 19

S é b a s t i e n G r e d e r 19

B

i

d e n t i f i c a t i

n

e f f i c i e n c y ( I V )

S y s t e mD a n d b

t

a g g i n g

s = 2 a n d

n

l y t h e f i r s t c

mb

i n a t i

n

i s c

n

s i d e r e d : 2 ( u n c

r

r e l a t e d ) t a g g e r s : N N

t

a g g e r & s

f

t l e p t

n

( mu

n

) t a g g e r w / a p

T r e l

c u t 2 d a t a s a mp l e s w / d i f f e r e n t f l a v

u

r c

n

t e n t : mu

n
j

e t & mu

n
j

e t + a w a y t a g A p p l y 2 t a g g e r s s e p a r a t e l y / s i mu l t a n e

u

s l y

n

2 s a mp l e s a n d s

l

v e ( a n a l y t i c a l l y

r

n u me r i c a l l y ) t h e 8 e q u a t i

n

s / 8 u n k n

w

n s a mo n g w h i c h : εb ( N N ) c a n d l i g h t j e t s a r e c

n

s i d e r e d a s a s i n g l e b a c k g r

u

n d ( i . e f = 1 )

SLIDE 20

S é b a s t i e n G r e d e r 20

B

i

d e n t i f i c a t i

n

e f f i c i e n c y ( V )

C

r

r e c t i

n

s f a c t

r

s

T h e S L T a n d N N a r e a s s u me d t

b

e u n c

r

r e l a t e d ( ma s s v s . l i f e t i me ) T h e a w a y

t

a g a n d t h e S L T a r e u n c

r

r e l a t e d ( b u t s a me P V ! )  I

n t r

d

u c e c

r

r e c t i

n

s f a c t

r

s f

r

s i g n a l a n d b a c k g r

u

n d s t

q

u a n t i f y t h e s e c

r

r e l a t i

n

s

 P

a r a me t e r i z e d a s a f u n c t i

n
f

j e t p

T

/ e t a

SLIDE 21

S é b a s t i e n G r e d e r 21

B

i

d e n t i f i c a t i

n

e f f i c i e n c y ( V I )

SLIDE 22

S é b a s t i e n G r e d e r 22

B

i

d e n t i f i c a t i

n

e f f i c i e n c y ( V I I )

SLIDE 23

S é b a s t i e n G r e d e r 23

B

i

d e n t i f i c a t i

n

e f f i c i e n c y ( V I I I )

S y s t e ma t i c u n c e r t a i n t i e s

C

r

r e c t i

n

s f a c t

r

s me a s u r e d w i t h f i n i t e s t a t . MC  v a r y w i t h i n e r r

r

s 1 c

r

r e c t i

n

( f i x t h e

t

h e r s ) a n d r e

r

u n S y s t e mD p

T r e l

c u t v a r i e d f r

m

. 3 t

.

8 G e V / c A d d a l l e r r

r

s q u a d r a t i c a l l y A p p l y i n e a c h j e t p

T

a n d e t a b i n s f

r

e a c h

p

e r a t i n g p

i

n t ( O P ) B

j

e t e f f i c i e n c i e s e r r

r

s : ~ 2 % t

~

5 %

S y s t e mD s y s t . e r r

r

s :

SLIDE 24

S é b a s t i e n G r e d e r 24

B

i

d e n t i f i c a t i

n

e f f i c i e n c y ( I X )

S c a l e f a c t

r

s a r e me a s u r e d f

r

1 2

p

e r a t i n g p

i

n t s

O p t i mi z e e f f i c i e n c y / p u r i t y d e p e n d i n g

n

p h y s i c s c h a n n e l s e . g s i n g l e / d

u

b l e ( a s y mme t r i c ) t a g s , . . .

SLIDE 25

S é b a s t i e n G r e d e r 25

B

i

d e n t i f i c a t i

n

e f f i c i e n c y ( I X )

S c a l e f a c t

r

s a r e me a s u r e d f

r

1 2

p

e r a t i n g p

i

n t s

O p t i mi z e e f f i c i e n c y / p u r i t y d e p e n d i n g

n

p h y s i c s c h a n n e l s e . g s i n g l e / d

u

b l e ( a s y mme t r i c ) t a g s , . . . SFb TRFb

SLIDE 26

S é b a s t i e n G r e d e r 26

G

a

l

E s t i ma t e ε l

i g h t

w h e r e l i g h t = u , d , s a n d g l u

n

Me a s u r e d i n d a t a

E s t i ma t e d f r

m

n e g a t i v e t a g s

C

r

r e c t e d f

r

: H F c

n

t a mi n a t i

n

: N e g . / P

s

. a s y mme t r y :

P a r a me t e r i s a t i

n

F ( p

T

,( C C , I C R , E C ) ) η B u t : N T me t h

d

u n d e r e s t i ma t e s f a k e

r

a t e ( h i d d e n i n “ e x p e r i me n t a l ” k

f

a c t

r

)

F a k e r a t e

SLIDE 27

S é b a s t i e n G r e d e r 27

G

a

l

E s t i ma t e ε l

i g h t

w h e r e l i g h t = u , d , s a n d g l u

n

Me a s u r e d i n d a t a

E s t i ma t e d f r

m

n e g a t i v e t a g s

C

r

r e c t e d f

r

: H F c

n

t a mi n a t i

n

: N e g . / P

s

. a s y mme t r y :

P a r a me t e r i s a t i

n

F ( p

T

,( C C , I C R , E C ) ) η B u t : N T me t h

d

u n d e r e s t i ma t e s f a k e

r

a t e ( h i d d e n i n “ e x p e r i me n t a l ” k

f

a c t

r

)

O B S O L E T E !

F a k e r a t e

SLIDE 28

S é b a s t i e n G r e d e r 28

N e w me t h

d

( d e f a u l t s i n c e s u mme r 2 9 )

Mo r e d a t a

d

r i v e n C a n b e a p p l i e d

n

s p e c i f i c d a t a s e t ( e . g h b b ) U s e s b / c t a g r a t e f r

m

S y s t e m8

R e s u l t s

S i mi l a r s h a p e s 2

5

% h i g h e r r a t e G

d

c l

s

u r e t e s t s . K

e x p h f

~ 1

Closure test

F a k e r a t e

SLIDE 29

S é b a s t i e n G r e d e r 29

P e r f

r

ma n c e

F i n a l d a t a p e r f

r

ma n c e

U s i n g MC Z d e c a y s w i t h d a t a / MC s c a l e f a c t

r

s

SLIDE 30

S é b a s t i e n G r e d e r 30

C

n

c l u s i

n

T h e s e a l g

r

i t h ms h a v e b e e n u s e d i n ma n y p u b l i c a t i

n

s

f

D R u n I I a n a l y s e s S y s t e mD a p p l i e d t

b
i

d e n t i f i c a t i

n

e f f i c i e n c y me a s u r e me n t i s a p

w

e r f u l me t h

d

w i t h l i t t l e d e p e n d e n c y

n

s i mu l a t i

n

I t i s a l r e a d y u s e d i n b

t

h A T L A S a n d C MS

O t h e r / O n

g
i

n g / F u t u r e d e v e l

p

me n t s :

MV A t a g g e r s I mp r

v

e me n t s t

t

h e a l g

r

i t h ms a n d me t h

d

s F a k e t r a c k k i l l e r / t r a c k i n g t u n i n g / n e g . t a g s / . . . S e e t a l k s a b

u

t T e v a t r

n

r u n e x t e n s i

n

. . . : ( B e t t e r u n d e r s t a n d i n g

f

d e t e c t

r

r e s p

n

s e B u t a l s

h

i g h e r i n s t a n t a n e

u

s l u mi n

s

i t y Y

u

c a n c

n

t r i b u t e !

T h a n k Y

u

!

SLIDE 31

S é b a s t i e n G r e d e r 31

B a c k

u

p