bekgraunda dvo-fotonskog raspada Higs bozona · Efikasna identifikacija konverzija fotona bitno...

FIS conferencija

Redukcija

bekgraunda

dvo-fotonskog

raspada

Higs

bozona bazirana

na

rekonstrukciji

nekonvertovanih

fotona

u centralnom

delu

ECAL-a CMS detektora

September 26th

2007

Dimitrije Maletić,INN “Vinča”, Beograd

Motivacija (I)Motivacija (I)

September 26th

2007 2

Produkcija Higs bozona

MotivacijaMotivacija (II)(II)

September 26th

2007 3

Raspad

Higs bozonana

dva

fotona

BR~10-3

60~)(

)(γγσ

γγσ→H

810~)(

)(γγσ

σ→Hjj

Iredu

cibi

lni

Red

ucib

ilni

Motivacija (Motivacija (IIIIII))

September 26th

2007 4

0

200

400

600

110 120 130 140

Eve

nts/

500

MeV

for

100

fb–1

4000

5000

6000

7000

8000

110 120 130 140

Eve

nts/

500

MeV

for

100

fb–1

m γγ (GeV) m γγ (GeV)

Background

је

sporo promenjiv u zavisnosti od mase dva reyultujuća fotona, i tako može da se bckground fituje tako da samo izgled signal može da ostane.

100 fb-1

integralna

luminoznostposle

tri godine

rada

LHC-a

Separacija fotona i neutralnih piona (I)Separacija fotona i neutralnih piona (I)

- Pristup

separaciji fotona i neutralnih

piona

na CMS-u je

hardverski

i softverski.

-

Hardverski pristup

je

uvođenje

Preshower

detektora

ispred

ECAL endcap-a CMS detektora

koji pospešuje raniju

pojavu elektromagnetnih kaskada u zatvaračkom delu ECAL-a.

-

Softverski

pristup

je

korišćenje

simulatora

veštačkih

neuronskih

mreža (ANN) koji

na

osnovu

oblika

elektromagnetne

kaskade

u centralnom

delu

ECAL-a i dodatno

na

osnovu

pozioniranja i dubinskog

razvoja

EM kaskade

u zatvaračima vrši separaciju fotonskog signala i signala neutralnih piona.

September 26th

2007 5

Separacija fotona i neutralnih piona (II)Separacija fotona i neutralnih piona (II)

September 26th

2007 6

-Photonski

signal se deli na

signal konvertovanih

i nekonvertovanih

fotona.

-

Ovde

je

prikazan

algoritam

za

separaciju

fotona

i

neutralnih

piona

za

slučaj

nekonvertovanih

fotonskih

kandidata

implementiran u rekonstrukcionom softveru CMS detektora -

CMSSW.

-

Nekonvertovani fotonski kandidati u CMSSW su

objekti

–

super klasteri

-

koji

nisu

asocirani

putanji

detektovanoj

traker

detektorom.

Skup kristala ECAL-a sa

nenultom

deponovanom

energijom

oko

seed kristala

koji formiraju neraskidivi oblik je osnovni klaster

Seed

kristal pretstavlja kristal sa deponovanom energijom višom od energije definisane kao L1 trigger

September 26th 2007

Neuronska mreNeuronska mrežžaa

7

y(x)=ex

1+ex

X=SUM(wi

xi

)

x1

x2

x3

w1

w3

w2 y

-

Feed forward error back propagation neuronska

mreža

- 12 ulaznih

neurona

-

24 skrivenih

i 1 izlazni

neuron

Ulazne variableUlazne variable (1/2)(1/2)

September 26th

2007

Variable0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1

0

200

400

600

800

1000

abs(xcog/s25)

Photons

Pizeros

Variable 1. Outputs for Pt = 20GeV Photons and Pizeros

Variable0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

cee/0.0004

Photons

Pizeros


Variable0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

4500

cpp/0.001

Photons

Pizeros


Variable0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.90

100

200

300

400

500

600

700

s1/s9

Photons

Pizeros


Variable0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 10

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

(s9-s1)/(s25-s1)

Photons

Pizeros


Variable0.5 0.55 0.6 0.65 0.7 0.75 0.8 0.85 0.9 0.950

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

s4/s25

Photons

Pizeros


8

September 26th 2007

Ulazne variableUlazne variable (2/2)(2/2)

Variable0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1

0

100

200

300

400

500

600

700

800

abs(ycog/s25)

Photons

Pizeros


Variable0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1

0

50

100

150

200

250

300

350

400

ratio

Photons

Pizeros


Variable0.75 0.8 0.85 0.9 0.95 10

1000

2000

3000

4000

5000

6000

s6/s9

Photons

Pizeros


Variable0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1

0

100

200

300

400

500

lam2/lam1Photons

Pizeros


Variable0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1

0

500

1000

1500

2000

2500

(s1+m2)/s9

Photons

Pizeros


Variable0.5 0.55 0.6 0.65 0.7 0.75 0.8 0.85 0.9 0.95

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

1800

2000

2200

(s1+m2)/s4

Photons

Pizeros


lam2/lam1

9

September 26th 2007

Osobine ANNOsobine ANN

10

Redukcija neutralnih piona na osnovu NN separacijeRedukcija neutralnih piona na osnovu NN separacije

September 26th 2007 11

Zahtev: 90%

fotona

mora

da

prođe NNoutput cut.10% izgubljenih fotona smanjuje

efikasnost za detekciju fotona u ECAL-u

Vrednost

NNoutput cut-a

EfficienciesEfficiencies

September 26th 2007

Training-test

sample.CMSSW_1_3_1

For 90% photon

efficiency

Pt [GeV] Rejection [%]

20 69.9

30 57.6

40 44.9

50 36.0

60 30.5

12

ZakljuZaključčakak

September 26th 2007

htempEntries 4735Mean 0.5696RMS 0.2224

nnout0 0.2 0.4 0.6 0.8 10

20

40

60

80

100

htempEntries 4735Mean 0.5696RMS 0.2224

nnout

~2.5%

13

-

Pristup separaciji nekonvertovanih fotona i neutralnih piona

korišćenjem neuronskih mreža pokazao

se boljim

od

algoritama prethodno korišćenih

-

Efikasna identifikacija konverzija fotona bitno povećava poton/pion separaciju

-

Oko polovine signala neutralnih piona se ovako diskriminiše

-

Uticaj

na

odnos

signal/bekgraund

za

dvofotonsku

Higsovu

masu

nije do sada precizno određen ali se pretpostavlja da nije zanemariv

September 26th 2007

Pomoćni

slajdovi

14

September 26th

2007 15

Number of events passing a cut: f9>0.95 = 63.77 %Efficiency = (unconv+invconv)/events passing a cut = 95.5831 %Contamination = visconv/events passing a cut = 4.42 %

F9 shows the part of energy

contained in a cluster of 3 x 3

crystals over the energy in the super-

cluster

New variables are based on inclusion of a energy deposited in second most energetic crystal

The variables are: | XCOG |5x5

, | YCOG |5x5

, σηη

/0.0004, σφφ

/0.001, s1/s9, (s9-s1)/(s25-s1), s4/s25, λ-/λ+

if ( ) One of the four closest crystals

If second most-energetic crystal is:

Left or right

Up or down

Then it can be:

or

Left and right crystal energy of second most-energetic divided with left and

right of most-energeticEnergy in those six crystals divided

with energy in 3x3 cluster

912max

SS+

412max

SS+

Defined in D.Futyan’s talk in: http://cmsdoc.cern.ch/doc/prseg/minutes/020821

Sum of two most energetic crystals


http://cmsdoc.cern.ch/doc/prseg/minutes/020821

pT

[GeV] πo

rejection20 79.140 41.760 25.4

pT

[GeV] πo

rejection25 67.7

35 50.3

50 31.1

Previous results*,**

* Results were taken from D.Futyan’s talk in:http://cmsdoc.cern.ch/doc/prseg/minutes/020821** The selection of unconverted photons method was slightly harder in that presentation than in this one(i.e. L1 matching of super-clusters was included)

for 90% photon efficiency

for 90% photon efficiency


http://cmsdoc.cern.ch/doc/prseg/minutes/020821

S t a t u sS t a t u s

September 26th

2007 18

BR~10-3

Хигс

бозона, предвиђен

СМ, може

бити

откривен

са

сигурношћу

од

5σ

после

1 године

рада

LHC-акористећи

податкеоба

експеримента(CMS i ATLAS).

Непостојање

Хигсаће

се

показати(95%CL) послемесец

дана

радаLHC-а

на

нискојлуминозности.

bekgraunda dvo-fotonskog raspada Higs bozona · Efikasna identifikacija konverzija fotona bitno...

Documents

Transcript of bekgraunda dvo-fotonskog raspada Higs bozona · Efikasna identifikacija konverzija fotona bitno...