Töltött részecske multiplicitás analízise 14 TeV-es p+p ütközésekben Veres Gábor, Krajczár Krisztián
Tanszéki értekezlet, 2008.03.04
LHC, CMS ●
LHC - Nagy Hadron Ütköztető, gyorsító a CERN-ben
●
5 nagy kísérlet: ATLAS, ALICE, CMS, LHC-b, TOTEM
2008.03.04.
2
CMS nyomkövetés
2008.03.04.
3
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)
2008.03.04.
4
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 pT határ η = -ln(tg(θ/2))
2008.03.04.
5
Motivációk ●
A részecske rekonstrukció alsó határa: 100-200 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
2008.03.04.
6
Módszer ●
●
Az első pixel detektoron megszámoljuk a beütéseket: → töltött részecskék egészen 40 MeV/c-ig (a mágneses tér szabta határ) A minimális pT függ η-tól: azonos pT-jű részecskék különböző energiát veszítenek legközelebbi pixel detektor
kisebb nyalábcsőben megtett távolság, de kisebb impulzus nagyobb taávolság, de nagyobb impulzus
nyalábcső
nyaláb 2008.03.04.
szimulació: nagyobb η, nagyobb energiaveszteség
7
Módszer ●
Beütést kelthet: elsődleges, másodlagos, spirálozó részecskék, zaj → korrekciók szükségesek elsődleges spirálozó legközelebbi pixel detektor nyalábcső nyaláb másodlagos
2008.03.04.
8
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
legközelebbi pixel detektor nyalábcső nyaláb
kölcsönhatási pont 2008.03.04.
a detektor középpontja
ütközési tartomány 9
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!)
2008.03.04.
10
dE/dx vágás ●
●
●
●
ADC vs. korrigált η ADC ~ energiaveszteség ~ a detektor anyagában megtett távolság Elsődleges beütések ADC értékei ~ cosh(η) Vágás definiálható
2008.03.04.
elsődleges beütések
másodlagosak, spirálozók 11
Korrekciók ●
Trigger hatásfok:
M =Események FelvettMC M / Események MC M
2008.03.04.
12
Korrekciók: Correction:ε(M) εtv ●
●
●
Etriggerelt/EMC és Etrig+khp /EMC 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 2008.03.04.
M =Események FelvettMC M / Események MC M
13
Korrekciók ●
Trigger hatásfok: M =Események FelvettMC M / Események MC M
●
Fizikai korrekció (érzékeny detektorfelület, bomlások, másodlagos részecskék):
, M = Beütések FelvettMC , M / Részecskék MC , M
2008.03.04.
14
Korrekciók: χ(η,M) Correction: 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
2008.03.04.
15
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
2008.03.04.
16
Korrekció spirálozókra, I. Loopera Correction ●
●
1. ötlet: a szimulációnak megfelelően eltávolítjuk a visszatérőket →teljes szimulaciófüggés 2. ötlet : 1. Adat: beütések a dE/dx végés alatt 2. Szim: visszatérők hozzájárulása
2008.03.04.
17
Korrekció spirálozókra, I. Loopera Correction ●
●
1. ötlet: a szimulációnak megfelelően eltávolítjuk a visszatérőket →teljes szimulaciófüggés 2. ötlet : 1. Adat: beütések a dE/dx végés alatt 2. Szim: visszatérők hozzájárulása
2008.03.04.
18
Korrekció spirálozókra II. Loopera Correction ●
●
2. ötlet: 3. a vágás alatti spirálozók számát használva megbecsüljök a vágás feletti spirálozók járulékát 4. eltávolítjuk őket
spirálozók
Adat vezérelte korrekció, kisebb szimulációfüggés
2008.03.04.
19
Az eloszlás Building up thefelépítése distribution ●
dN/dη eloszlás meghatározása multiplicitásonként: dN ch Beütések ' adat' , M 1 , M = d , M Események ' adat ' M
jelen esetben az 'adat' is egy szimulációból jön ●
Ezen multiplicitásfüggő dN/dη felösszegzése:
∑ dN ch = M d 2008.03.04.
Események ' adat ' M dN ch , M M d Események ' adat ' M ∑ M M
20
Eredmények, visszaállított dN/dη Results I. ●
●
●
●
Szimulált és visszaállított dN/dη eloszlás 2 adathalmaz ugyanazon szimulációval: 'MC' és 'adat' Tökéletes egyezés
Mi történik, ha különböző részösszegeket veszünk?
2008.03.04.
21
Eredmények, részösszegek Results II., multiplicity sec ●
Felosztjuk a multiplicitás eloszlást 6 szeletre
●
dN/dη-t külön értékeljük ki minden szeletre
2008.03.04.
22
Eredmények, részösszegek ●
●
●
A részecske eloszlás szeletekbeli alakja megváltozik Ez a változás mérhető Mennyire megbízhatók ezek az eredmények? →szisztematikus hibák
2008.03.04.
23
Szisztematikus hibák ●
●
●
2 érzékeny paraméter: impulzus eloszlás részecske eloszlás Ezek módosíthatók Példa: módosított impulzus eloszlás p→0.5*p p→1.5*p
2008.03.04.
24
Szisztematikus hibák, I. ●
Módosítottuk az impulzus eloszlást: p → 0.5*p és p → 1.5*p
2008.03.04.
25
Szisztematikus hibák, II. ●
Módosítottuk a multiplicitás eloszlást: Nch→0.5*Nch (elhagyás), Nch→2*Nch (mixelés)
2008.03.04.
Következtetés: ~8%-os szisztematikus hiba
26
Kontextus Context
az LHC-ban várható dN/dη érték
2008.03.04.
27
Konklúziók Conclusions ●
●
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!
2008.03.04.
28
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.E16:1937-1942,2007 David d'Enterria, (ed.) et al.: CMS physics technical design report: Addendum on high density QCD with heavy ions, J.Phys.G34:2307-2455,2007 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-2006/109
2008.03.04.
29
