Evaluation of the Inner Detector with Muon Tracks Tom´aˇs Jakoubek ´ AV CR, ˇ FJFI CVUT ˇ FZU
´ Praha ATLAS semin´ aˇr na FZU, 16. 10. 2009
´ Praha ATLAS semin´ aˇr na FZU,
T. Jakoubek: Evaluation of the Inner Detector with Muon Tracks
16. 10. 2009
1 / 18
Kr´ atk´ yu ´vod v´yzkumn´y u ´kol - o ˇcem to je? (a o ˇcem byla bakal´aˇrka) (pˇr´ıprava na ˇzivot:) re´aln´a data ⇒ kosmick´e miony Evaluation of... JAK? Z mnoha moˇzn´ych pˇr´ıstup˚ u jsem si vybral tyto dva: tracking studies combined studies (ID - MS)
´ Praha ATLAS semin´ aˇr na FZU,
T. Jakoubek: Evaluation of the Inner Detector with Muon Tracks
16. 10. 2009
2 / 18
Rekonstrukce mion˚ u (historicky) dva hlavn´ı rekonstrukˇcn´ı algoritmy: STACO a Muid zrekonstruovan´e miony jsou proto uloˇzeny ve dvou kolekc´ıch: StacoMuonCollection & MuidMuonCollection dle “n´avodu” by mˇelo b´yt jedno, kter´y se pouˇzije... to se mi bohuˇzel nepotvrdilo
´ Praha ATLAS semin´ aˇr na FZU,
T. Jakoubek: Evaluation of the Inner Detector with Muon Tracks
16. 10. 2009
3 / 18
Pouˇ zit´ a data poˇzadavky: kombinovan´y run (ID ∧ MS) solenoid´ aln´ı i toroid´ aln´ı pole ON co nejvyˇsˇs´ı statistika
hled´an´ı (!) nebylo lehk´e, nakonec jsem si vybral run 91890, kter´y nejl´epe vyhovoval zm´ınˇen´ym podm´ınk´am ´ Praha ATLAS semin´ aˇr na FZU,
T. Jakoubek: Evaluation of the Inner Detector with Muon Tracks
16. 10. 2009
4 / 18
Pouˇ zit´ y software Athena release 15.2.0 vzhledem k faktu, ˇze tDRIG > tlxplus a pracnostGRID > pracnostlxplus , prov´adˇel jsem anal´yzu lok´alnˇe na lxplus@CERN jako z´aklad poslouˇzil bal´ıˇcek PhysicsAnalysis/AnalysisCommon/UserAnalysis (pˇreps´an t´emˇeˇr k nepozn´an´ı - k m´emu u ´divu... FYZ/IT) oˇc´arkovan´y bal´ıˇcek je k nalezen´ı v m´em public directory na AFS /afs/cern.ch/user/j/jakoubek/public/reswork/ ... stejnˇe tak i ROOT´ı makro
´ Praha ATLAS semin´ aˇr na FZU,
T. Jakoubek: Evaluation of the Inner Detector with Muon Tracks
16. 10. 2009
5 / 18
Popis algoritmu (ATHENA) algoritmus proch´az´ı tˇri r˚ uzn´e kolekce: TrackParticleCandidate StacoMuonCollection MuidMuonCollection
tracking studies combined studies
v´ysledky uloˇz´ı do stromu v ROOT´ım souboru dvˇe MuonCollection jsou pouˇzity kv˚ uli jejich vz´ajemn´emu porovn´an´ı; ve fin´ale jsem pro dalˇs´ı anal´yzu pouˇzil StacoMuonCollection ˇc´ast tracking studies: algoritmus “pouze” probˇehne vˇsechny ˇc´ astice (obecnˇe to nemus´ı b´yt miony, ovˇsem v tomto pˇr´ıpadˇe...) v eventu, aplikuje z´ akladn´ı cuty (napˇr. na pT ) a relevantn´ı u ´daje uloˇz´ı do stromu v´ıce nˇekdy znamen´ a i v´ıce: p, pT , η, φ, θ, q, z0 , d0 , χ2 , nDoF , nPix, nSCT , nTRT , nMDT , ´ Praha ATLAS semin´ aˇr na FZU,
q p
T. Jakoubek: Evaluation of the Inner Detector with Muon Tracks
16. 10. 2009
6 / 18
Popis algoritmu (ATHENA) ˇc´ast combined studies: oproti pˇredchoz´ımu nav´ıc... if ((*muonItrMUID)->hasInDetTrackParticle() && (*muonItrMUID)->hasMuonExtrapolatedTrackParticle())... dan´y mion totiˇz nemus´ı m´ıt s ID nic spoleˇcn´eho (viz “Rekonstrukce mion˚ u”) u ´daje o dr´ aze z MS jsou extrapolov´ any na osu svazku, aby je bylo moˇzn´e porovnat s u ´daji z ID
vˇsechny tyto kroky jsem udˇelal tak´e pro odpov´ıdaj´ıc´ı vzorek simulovan´ych dat: valid2.108867.CosSimIDVolSolOnTorOn.recon.AOD.s533 d167 r676
´ Praha ATLAS semin´ aˇr na FZU,
T. Jakoubek: Evaluation of the Inner Detector with Muon Tracks
16. 10. 2009
7 / 18
Popis makra (ROOT) cel´a anal´yza pouze pomoc´ı ATHENY??? No... ˇcast´e zmˇeny v cutech, m´enˇe pr´ace pˇri reprodukci pˇredchoz´ıch v´ysledk˚ u/histogram˚ u etc. makro je moˇzn´e pouze spustit (“.x Comp.C” - s defaultn´ımi hodnotami) nebo prvn´ı naˇc´ıst (“.L Comp.C”) a pak spustit s argumenty: Comp(RD file,MC file,IMG save,Collection) nˇekter´e z produkovan´ych histogram˚ u uvid´ıme d´ale...
´ Praha ATLAS semin´ aˇr na FZU,
T. Jakoubek: Evaluation of the Inner Detector with Muon Tracks
16. 10. 2009
8 / 18
Anal´ yza v´ ysledk˚ u (tracking studies)
... k designu ID (poˇcet ˇc´astic v TRT: smˇer letu, poˇcet “vrstev”, objem), rekonstrukˇcn´ımu algoritmu a potˇrebˇe minim´alnˇe jednoho Si hitu nejen z tˇechto d˚ uvod˚ u ID skupina navrhla 3 sety cut˚ u pro kosmick´e miony ´ Praha ATLAS semin´ aˇr na FZU,
T. Jakoubek: Evaluation of the Inner Detector with Muon Tracks
16. 10. 2009
9 / 18
Doporuˇ cen´ e cuty pro kosmiku
Cut Type
Number of Hits
d0 [mm]
pT [GeV]
≥ 30
< 500
>1
≥ 10
≥ 20
< 250
>1
-
≥ 50
< 40
>1
Pixel
SCT
Silicon
TRT
Loose
-
-
≥ 8
Medium
-
-
≥4
≥ 12
Tight
poˇcet hit˚ u se t´yk´a pouze barel˚ u cut loose je pro Si a TRT hity typu “or”: 8 Si hit˚ u nebo 30 TRT hit˚ u d0 cuty je moˇzn´e interpretovat jako: (vliv na poˇcet track˚ u) d0 < 500 mm
⇒ vˇsechny TRT vrstvy a nejm´enˇe jedna SCT vrstva
d0 < 250 mm
⇒ vˇsechny SCT vrstvy
d0 < 40 mm
⇒ vˇsechny Pixel vrstvy
´ Praha ATLAS semin´ aˇr na FZU,
T. Jakoubek: Evaluation of the Inner Detector with Muon Tracks
16. 10. 2009
10 / 18
Porovn´ an´ı kosmick´ ych cut˚ u - rozdˇ elen´ı (tracking st.)
asymetrie u φ? De facto ne! ´ Praha ATLAS semin´ aˇr na FZU,
T. Jakoubek: Evaluation of the Inner Detector with Muon Tracks
16. 10. 2009
11 / 18
Porovn´ an´ı kosmick´ ych cut˚ u - poˇ cty ˇ c´ astic Cut Type
Real Data
Combined
Tracks
%
Tracks
%
136977
100.0
51242
100.0
# Si hits > 0
52993
38.7
45655
89.1
Loose
69041
50.4
46359
90.5
Medium
26051
19.0
22969
44.8
1317
1.0
1159
2.3
No Cut
150127
100.0
59024
100.0
Medium
19093
12.7
18320
31.0
No Cut
Tight MC
InDet
pozoruhodn´e poˇcty: rozd´ıl a souhlas mezi tracking a combined rozd´ıl mezi RD a MC
fin´aln´ı cut medium ´ Praha ATLAS semin´ aˇr na FZU,
T. Jakoubek: Evaluation of the Inner Detector with Muon Tracks
16. 10. 2009
12 / 18
Anal´ yza v´ ysledk˚ u (combined studies)
korelace mezi parametry θ and φ mˇeˇren´ymi ID a MS (s pouˇzit´ım cutu medium) korelace parametr˚ u φ by mohla b´yt lepˇs´ı s pouˇzit´ım cutu “at-least-one-RPCφ-hit”, ale to by v´yznamnˇe sn´ıˇzilo statistiku a tak´e zmenˇsilo (oˇr´ızlo) mˇeˇriteln´y rozsah pro u ´hel θ (cca 0.3 rad na kaˇzd´e stranˇe) ´ Praha ATLAS semin´ aˇr na FZU,
T. Jakoubek: Evaluation of the Inner Detector with Muon Tracks
16. 10. 2009
13 / 18
Anal´ yza v´ ysledk˚ u (combined studies)
´ Praha ATLAS semin´ aˇr na FZU,
T. Jakoubek: Evaluation of the Inner Detector with Muon Tracks
16. 10. 2009
14 / 18
Nˇ eco o kosmick´ ych mionech na z´ avˇ er
v rozsahu h0; 100i GeV/c je pomˇer kladnˇe a z´apornˇe nabit´ych mion˚ u (od oka) 1,25, maxim´alnˇe 1,30 (PDG, data z jin´ych experiment˚ u) data z ATLASu: bez cutu je pomˇer 1.40 pro RD a 1.34 pro MC s cutem medium je pomˇer 1.51 pro RD a 1.54 pro MC
pokud by se pomˇery neshodovaly jen pro RD... no dobr´y... ale proˇc se tak markantnˇe liˇs´ı i pro MC simulace??? ´ Praha ATLAS semin´ aˇr na FZU,
T. Jakoubek: Evaluation of the Inner Detector with Muon Tracks
16. 10. 2009
15 / 18
Nˇ eco o kosmick´ ych mionech na z´ avˇ er
toroid´aln´ı pole mˇen´ı parametr η, solenoid´aln´ı pole u ´hel φ distribuce η vypad´a dle oˇcek´av´an´ı, ne tak distribuce φ: rozdˇelen´ı µ+ a µ− by mˇelo b´yt stejn´e, pouze pˇrevr´acen´e okolo φ = − π2 (kv˚ uli symetrii ATLASu podle roviny y -z a normalizaci). Rozdˇelen´ı µ+ m´a ale vyˇsˇs´ı hlavn´ı p´ık (na tˇechto histogramech je tak´e pˇeknˇe vidˇet vliv vˇsech 4 ˇsachet) ´ Praha ATLAS semin´ aˇr na FZU,
T. Jakoubek: Evaluation of the Inner Detector with Muon Tracks
16. 10. 2009
16 / 18
Shrnut´ı zkoum´an´ı “funkˇcnosti” ID a porovn´an´ı mezi ID a MS; re´aln´a data z kombinovan´eho runu 91890... ... rozdˇelen´ı odpov´ıdaj´ı oˇcek´av´an´ı, nˇekter´e na prvn´ı pohled anom´alie vyjasnˇeny ... TRT apod. - potˇreba cutu pro ˇc´astice z kosmick´eho z´aˇren´ı ... ID - MS: celkem dobr´e, ale rozd´ıly zde jsou a to i mezi RD a MC (bokem) trochu pohled na fyziku kosmick´eho z´aˇren´ı... ... v´ıc ot´azek neˇz odpovˇed´ı ATHENA a ROOT - lepˇs´ı porozumˇen´ı a praxe: zkouˇska naneˇcisto, pˇr´ıprava... jak kdo chce :-)
´ Praha ATLAS semin´ aˇr na FZU,
T. Jakoubek: Evaluation of the Inner Detector with Muon Tracks
16. 10. 2009
17 / 18
Dˇ ekuji za pozornost!
´ Praha ATLAS semin´ aˇr na FZU,
T. Jakoubek: Evaluation of the Inner Detector with Muon Tracks
16. 10. 2009
18 / 18
