atelier paf 27-29/03/06e. kajfasz1 du tevatron au lhc: perspectivesphysiques du run ii
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Atelier PAF 27-29/03/06 E. Kajfasz 1
DDDu TeVatron au LHC:Du TeVatron au LHC:
perspectives perspectives physiques physiques
du Run IIdu Run II
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Atelier PAF 27-29/03/06 E. Kajfasz 2
DDFermilab
Main Injector & Recycler
Tevatron
Chicago
p source
Booster
p
p
p p
1.96 TeV
CDF
DØ
Run 11.8 TeV ~0.1 fb-
1
Run 21.96 TeV -> 8fb-1
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Atelier PAF 27-29/03/06 E. Kajfasz 3
DDStatus du Tevatron
le Tevatron marche
bien et ...de mieux en
mieux
2002 2003 2004 20051.5 1032 cm-2 s-1
350 1010
pbar disponibles
Luminosite instantannee pic
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Atelier PAF 27-29/03/06 E. Kajfasz 4
DDStatus du Tevatron
Luminosite record: 1.8 1032 cm-2 s-1
Luminosite integree:record: 27 pb-1 /semaine/exptdelivree: 1.5 fb-1 /exptsur bande: 1.3 fb-1 /expt
2002 2003 2004 2005Lum. Integ. deliveree / Expt
1 fb-1
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Atelier PAF 27-29/03/06 E. Kajfasz 5
DDEvolution de la luminosite
9/30/03 9/30/04 9/30/05 9/30/06 9/30/07 9/30/08 9/30/09
30 mA/hr
25 mA/hr
20 mA/hr
15 mA/hr
Inte
gra
ted
Lu
min
osit
y (
fb-1)
9
8
7
6
5
4
3
2
1
0
FY05:on double
FY07:on double
FY09:on double
peak pbarstacking rate
Run IIbRun IIa
FY06:on double
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Atelier PAF 27-29/03/06 E. Kajfasz 6
DDStatus des experiences
Excellents detecteurs generalistes: tracking, b-tagging, calorimetre, muon, …
CDF: resolution en impulsion et particule ID (K,)DØ: couverture muon et resolution en energie
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Atelier PAF 27-29/03/06 E. Kajfasz 7
DDStatus des experiences
Detector/trigger/DAQ downtime ~ 5%
Beam Conditions, Start/End stores ~ 5%
Trigger deadtime ~ 5% : choix
Detector/trigger/DAQ downtime ~ 5%
Transitions de stores et runs ~ 2-3%
FEB ~ 3-5%
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Atelier PAF 27-29/03/06 E. Kajfasz 8
DDA l’attaque du Modele Standard
with 1 fb-1
1.4 x 1014
1 x 1011
6 x 106
6 x 105
14,0005,000
1000 ~ 100100 ~ 10
H
(barn)
QCD• jet cross section• HQ production• proton structure• diffraction• Underlying event
Electrofaible• W mass and width• Trilinear gauge couplings• top production• top mass• top decay,charge,spin• Higgs boson
Nouvelle Physique• SUSY• gauge sector: Z’, W’• extra dimensions• compositeness: b’, t’, leptoquarks• substructure• Non SM Higgs bosons
Physique de la beaute• Bs mixing: ms/md
• Rare decays: Bs , etc.• Bs lifetime: /• CP violation• masses and lifetimes
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DD
QCD
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Atelier PAF 27-29/03/06 E. Kajfasz 10
DDJets
Jet Cross Section
CDF Preliminary1.04 fb-1
0.1 < |y| < 0.7
MidpointRcone=0.7
fmerge=0.75Rsep=1.3
CDF Preliminary
pTjet in log scale [GeV/c] pT
jet in linear scale [GeV/c] pTjet [GeV/c]
b-jets
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Atelier PAF 27-29/03/06 E. Kajfasz 11
DD + Jets
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DD
Physique de la beaute
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Atelier PAF 27-29/03/06 E. Kajfasz 13
DDLa beaute dans tous ses etats...
CDF Prelim. 370 pb-1
DØ Prelim. (1fb-1)
DØ Prelim. (1fb-1)B+
B+ J/ +
First Direct Observation!
B+
B+ J/ +
B+K, B+ J/ K+(bs)
(bd)
B1, B*2
B*s2
CDF Preliminary(800 pb-1)
Bc in fully reconstructed mode
Significance > 6
Bc
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Atelier PAF 27-29/03/06 E. Kajfasz 14
DDBs ->
CDF Run 2:
780 pb-1: BR(Bs → μμ) < 1.0x10-7 @95% CL
364 pb-1: BR(Bs → μμ) < 2.0x10-7 @95% CL
D0 Run 2:
300 pb-1: BR(Bs → μμ) < 3.7x10-7 @95% CL
CDF+D0 comb:
BR(Bs → μμ) < 1.5x10-7 @95% CL
MS predit BR(Bs → μμ) ~ 3.5x10-9
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Atelier PAF 27-29/03/06 E. Kajfasz 15
DDBs ->
dans MSSM: BR pourrait etre
10 a 1000 fois plus grand
M0
[GeV
]
mh~115GeV -> 10-
8<Br(Bs)<3×10-7
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Atelier PAF 27-29/03/06 E. Kajfasz 16
DDBs mixing
ms = 16.8 ps-1
xms = 24.8 ps-1
x
CKM Fit Result:ms = 18.3 +6.5
-1.5 ps-1
from md
Lower limit on ms
from md/ms
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Atelier PAF 27-29/03/06 E. Kajfasz 17
DDBs mixing
~1100 Bs completement reconstruits
CDF Preliminary(350 pb-1)
Bs Ds, avec Ds(K+K-)
md ~ 0.5 ps-1
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Atelier PAF 27-29/03/06 E. Kajfasz 18
DDBs mixing
ms > 14.8 ps-1 @ 95% CL
1 fb-1
17 < ms < 21 ps-1 @ 90% CLvaleur preferee: 19 ps-1
2 fb-1: ms<15 ps-1
8 fb-1: ms<22 ps-1
s/s
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Atelier PAF 27-29/03/06 E. Kajfasz 19
DDCPV dans le melange des B
= 4Re(b) / (1 + |b|2)
Propriete unique du detector de DØ pour les muons:
on peut changer independemment la polarisation du solenoide et des toroides -> mesure l’asym. due aux effets de detecteur
= p - qp + q
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DD
Le top fort
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Atelier PAF 27-29/03/06 E. Kajfasz 21
DDle quark top
PRODUCTIONessentiellement
en paires par interaction forte
DESINTEGRATION
~85%
~15%
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Atelier PAF 27-29/03/06 E. Kajfasz 22
DDtop: production forte
pblumisyststattt )(5.0)(0.1)(5.13.8
ajouter lepton+trace:- MET cut moins severe- b-tag pour reduire fond
e et l+trace
pblumisyststattt )(6.0)(1.1)(6.8 9.17.1
incertitude totale
comparable avec 2 fois moins de donnees
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Atelier PAF 27-29/03/06 E. Kajfasz 23
DDtop: production l+jets
NN pour separertop du bruit
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Atelier PAF 27-29/03/06 E. Kajfasz 24
DDtop: production forte
8.2 ± 0.6 (stat.) ± 1.0 (sys.)
HT > 200 GeV
pblumisyststattt )(5.0)(1.8 3.12.1
2 tags
1 tag
8.8 +1.2 -1.1 (stat.) +2.0 -1.3 (sys.)
1 b-tag 2 b-tags
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Atelier PAF 27-29/03/06 E. Kajfasz 25
DDtop: production forte
-> 370 pb-1CDF -> 750 pb-1
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DD
le top electrofaible
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Atelier PAF 27-29/03/06 E. Kajfasz 27
DDtop: production electrofaible
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Atelier PAF 27-29/03/06 E. Kajfasz 28
DDtop: production electrofaible
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Atelier PAF 27-29/03/06 E. Kajfasz 29
DDtop: production electrofaible
s+t channel < 3.4 pb @ 95% CL t-channel < 3.1 pb @ 95% CL s-channel < 3.2 pb @ 95% CL
695 pb-1
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Atelier PAF 27-29/03/06 E. Kajfasz 30
DDHeavy W’ boson
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DD
Quelques proprietes du top
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Atelier PAF 27-29/03/06 E. Kajfasz 32
DDQuelques proprietes du top
DØ Prelim.365 pb-1
Top Charge Top Lifetime
best likelihood fit ctop= 0
Exclude Q = +4/3 at 94% CL
Reconstructed Top Charge (e) Impact Parameter (m)
CDF Prelim.318 pb-1
SM
hep-ex/0503002
(ctop)SM = 3x10-10m
lepton + 3jets lepton + 3jets
ctop< 52.5mat 95%CL
|Vtb| 0.78 @ 95% CL
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Atelier PAF 27-29/03/06 E. Kajfasz 33
DDtt resonance- (e ou ) + 3jets- 1 jet b-tagged- MET
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Atelier PAF 27-29/03/06 E. Kajfasz 34
DDtop: helicite du W
dans le MS: F- ~ 0.3 F0 ~ 0.7 F+ ~ 0.0
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Atelier PAF 27-29/03/06 E. Kajfasz 35
DDtop: helicite du W
D0 RunII 370pb-1 F+ < 0.24 @ 95%CL F+ = 0.08 0.08 0.05
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Atelier PAF 27-29/03/06 E. Kajfasz 36
DDmasse du topTemplate Analysis (lepton+jets)
173.4 ± 1.7(stat) ± 2.2(JES+syst) GeV CDF
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Atelier PAF 27-29/03/06 E. Kajfasz 37
DDmasse du top
Matrix Element Analysis (lepton+jets)
• Un likelihood determine simultanement Mtop, la JES et la fraction de signal
• Les probabilites sont construites a partir des elements de matrice, des fonctions de transfert et des fonctions de distribution partoniques
D0
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Atelier PAF 27-29/03/06 E. Kajfasz 38
DDmasse du top
![Page 39: Atelier PAF 27-29/03/06E. Kajfasz1 Du TeVatron au LHC: perspectivesphysiques du Run II](https://reader036.vdocument.in/reader036/viewer/2022062511/551d9d84497959293b8bf374/html5/thumbnails/39.jpg)
DD
masse du W
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Atelier PAF 27-29/03/06 E. Kajfasz 40
DDmasse du W
• But est d’ameliorer par rapport a LEP2
• va demander ~ 1fb-1 ou plus
• Strategie: extraire la masse de quantites cinematiques
• Masse transverse
• pT du lepton
• Missing ET
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Atelier PAF 27-29/03/06 E. Kajfasz 41
DDmasse du W
CDF Run II prel. L=200 pb-1
D0 Run I: L=82
pb-1
We W We nature
Statistics 45 50 60 Stat.
Lepton scale+res.
70 30 59 Stat.
Recoil 50 50 37 Stat.
background
20 20 9 Stat.
Production+Decay
30 30 23 Theo.
total 105 85 84
Comb. e+
76 MeV 84 MeV
•Most uncertainties scale with statistics: √L
•Production and Decay model being improved -> 20-30 MeV
Single experiment uncertainties:
L=2 fb-1: mW=25-35 MeV (with LEP2: mW=21-27 MeV)
L=8 fb-1: mW=20-30 MeV (with LEP2: mW=18-24 MeV)
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Atelier PAF 27-29/03/06 E. Kajfasz 42
DDImplications pour le Higgs
A 20-30% measurement of the Higgs mass
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DD
Le Higgs Standard
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Atelier PAF 27-29/03/06 E. Kajfasz 44
DDHiggs: production et desintegration
Deux strategies:• MH < 135 GeV, regarder la production associee avec le Higgs allant en 2 b-jets => lepton-ID et b-tagging•MH > 135 GeV, exploiter la fusion de gluon et reconstruire 2 bosons vecteurs• => lepton-ID
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Atelier PAF 27-29/03/06 E. Kajfasz 45
DDWH -> lbb, l=e,
e/
b jet
b jet
• Muon and electron channel combined:
• 1 or 2 tagged b-jets
• electron or muon with pT > 20 GeV
• ETmiss > 20 GeV
• window cut on dijet invariant mass
• Backgrounds:W+jets, top pairs, di-bosons
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Atelier PAF 27-29/03/06 E. Kajfasz 46
DDWH -> lbb, l=e,
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Atelier PAF 27-29/03/06 E. Kajfasz 47
DDZH -> bb• acoplanar jets + MET:
• >= 1 tagged b-jet
• 2 jets with ET > 60/25 GeV
• ETmiss > 70 GeV
• window cut on dijet invariant mass
• Backgrounds:W/Z+jets, top pairs, di-bosons, multijets
ET1
= 100.3 GeVET
2 = 54.7 GeVET
miss = 144.8 GeVMjj = 82.1 GeV
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Atelier PAF 27-29/03/06 E. Kajfasz 48
DDZH -> bb
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Atelier PAF 27-29/03/06 E. Kajfasz 49
DDH -> WW* -> ll
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Atelier PAF 27-29/03/06 E. Kajfasz 50
DDH -> WW* -> ll
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Atelier PAF 27-29/03/06 E. Kajfasz 51
DDWH -> WWW* -> llqq
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Atelier PAF 27-29/03/06 E. Kajfasz 52
DDHiggs combined limits
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Atelier PAF 27-29/03/06 E. Kajfasz 53
DDHiggs combined limits
• We can bridge the gap between current limits and SM predictions by optimizing the analyses , improving the algorithms, adding/combining channels and experiments, using more data (~2fb-
1)
• Exciting prospects for the future:
–Sensitivity to m H > 114 GeV starts at ~2 fb-1
–Exclusion up to 180 GeV possible with 8 fb-1
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DD
Nouvelle Physique
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Atelier PAF 27-29/03/06 E. Kajfasz 55
DDSUSY: trileptons
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Atelier PAF 27-29/03/06 E. Kajfasz 56
DDSUSY: squarks&gluinos
jets + MET
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Atelier PAF 27-29/03/06 E. Kajfasz 57
DDSUSY: squarks&gluinos
4 b-jets + MET
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Atelier PAF 27-29/03/06 E. Kajfasz 58
DDConclusions
D0 et CDF sont en premiere place pour etre en mesure de pousser le Modele Standard dans ses retranchements dans les secteurs:
de l’interaction fortede l’interaction electrofaible et du secteur de Higgsdes saveurs lourdesde la nouvelle physique
Nous sommes raisonablement optimistes sur les possibilites de physique d’ici 2009Il faut essayer de continuer/renforcer la “cross-fertilization” entre la communaute LHC et la communaute Tevatron, qui finiront par se fondre en une seule.
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DD
Ameliorations et IDs
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Atelier PAF 27-29/03/06 E. Kajfasz 60
DDW + jets
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Atelier PAF 27-29/03/06 E. Kajfasz 61
DDW + jets
![Page 62: Atelier PAF 27-29/03/06E. Kajfasz1 Du TeVatron au LHC: perspectivesphysiques du Run II](https://reader036.vdocument.in/reader036/viewer/2022062511/551d9d84497959293b8bf374/html5/thumbnails/62.jpg)
Atelier PAF 27-29/03/06 E. Kajfasz 62
DDZ + jets
Z + b-jetsCDF
D0
predictions NLO
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Atelier PAF 27-29/03/06 E. Kajfasz 63
DDZ+jets: Sherpa/Pythia/Data
pT(Z)
njets
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Atelier PAF 27-29/03/06 E. Kajfasz 64
DDZ+jets: Sherpa/Pythia/Data
pT(jet1)
pT(jet2)
![Page 65: Atelier PAF 27-29/03/06E. Kajfasz1 Du TeVatron au LHC: perspectivesphysiques du Run II](https://reader036.vdocument.in/reader036/viewer/2022062511/551d9d84497959293b8bf374/html5/thumbnails/65.jpg)
Atelier PAF 27-29/03/06 E. Kajfasz 65
DDZ+jets: Sherpa/Pythia/Data
(j,j)
pT(jet3)
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Atelier PAF 27-29/03/06 E. Kajfasz 66
DDJet Energy Scale
•The jet energy scale is the dominant uncertainty in many measurements of the top
quark.
•CDF and DØ use different approaches to determine the jet energy scale and uncertainty:
–CDF: Scale mainly from single particle response + jet fragmentation model. Cross-checked with photon/Z-jet pT balance etc.
•~3% uncertainty in Run II. Further improvements in progress.
–DØ: Scale mainly from photon-jet pT balance. Cross-checked with the closure
tests in photon/Z+jet events etc.
•new Run II calibration uncertainty ~ 2%
•In-situ mW calibration has been successfully used to improve JES by both CDF and DØ in top
mass measurements.
![Page 67: Atelier PAF 27-29/03/06E. Kajfasz1 Du TeVatron au LHC: perspectivesphysiques du Run II](https://reader036.vdocument.in/reader036/viewer/2022062511/551d9d84497959293b8bf374/html5/thumbnails/67.jpg)
Atelier PAF 27-29/03/06 E. Kajfasz 67
DDJet Energy Response Function
![Page 68: Atelier PAF 27-29/03/06E. Kajfasz1 Du TeVatron au LHC: perspectivesphysiques du Run II](https://reader036.vdocument.in/reader036/viewer/2022062511/551d9d84497959293b8bf374/html5/thumbnails/68.jpg)
Atelier PAF 27-29/03/06 E. Kajfasz 68
DDJet Resolution
![Page 69: Atelier PAF 27-29/03/06E. Kajfasz1 Du TeVatron au LHC: perspectivesphysiques du Run II](https://reader036.vdocument.in/reader036/viewer/2022062511/551d9d84497959293b8bf374/html5/thumbnails/69.jpg)
Atelier PAF 27-29/03/06 E. Kajfasz 69
DDSimulation
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Atelier PAF 27-29/03/06 E. Kajfasz 70
DDSimulation
![Page 71: Atelier PAF 27-29/03/06E. Kajfasz1 Du TeVatron au LHC: perspectivesphysiques du Run II](https://reader036.vdocument.in/reader036/viewer/2022062511/551d9d84497959293b8bf374/html5/thumbnails/71.jpg)
Atelier PAF 27-29/03/06 E. Kajfasz 71
DDB-ID
![Page 72: Atelier PAF 27-29/03/06E. Kajfasz1 Du TeVatron au LHC: perspectivesphysiques du Run II](https://reader036.vdocument.in/reader036/viewer/2022062511/551d9d84497959293b8bf374/html5/thumbnails/72.jpg)
Atelier PAF 27-29/03/06 E. Kajfasz 72
DD-ID
![Page 73: Atelier PAF 27-29/03/06E. Kajfasz1 Du TeVatron au LHC: perspectivesphysiques du Run II](https://reader036.vdocument.in/reader036/viewer/2022062511/551d9d84497959293b8bf374/html5/thumbnails/73.jpg)
DD
backup
slides
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Atelier PAF 27-29/03/06 E. Kajfasz 74
DDAlgos de jets
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Atelier PAF 27-29/03/06 E. Kajfasz 75
DDJet Energy Scale
![Page 76: Atelier PAF 27-29/03/06E. Kajfasz1 Du TeVatron au LHC: perspectivesphysiques du Run II](https://reader036.vdocument.in/reader036/viewer/2022062511/551d9d84497959293b8bf374/html5/thumbnails/76.jpg)
Atelier PAF 27-29/03/06 E. Kajfasz 76
DDJet Energy Response Function
![Page 77: Atelier PAF 27-29/03/06E. Kajfasz1 Du TeVatron au LHC: perspectivesphysiques du Run II](https://reader036.vdocument.in/reader036/viewer/2022062511/551d9d84497959293b8bf374/html5/thumbnails/77.jpg)
Atelier PAF 27-29/03/06 E. Kajfasz 77
DDBs mixing
![Page 78: Atelier PAF 27-29/03/06E. Kajfasz1 Du TeVatron au LHC: perspectivesphysiques du Run II](https://reader036.vdocument.in/reader036/viewer/2022062511/551d9d84497959293b8bf374/html5/thumbnails/78.jpg)
Atelier PAF 27-29/03/06 E. Kajfasz 78
DDBs mixing
![Page 79: Atelier PAF 27-29/03/06E. Kajfasz1 Du TeVatron au LHC: perspectivesphysiques du Run II](https://reader036.vdocument.in/reader036/viewer/2022062511/551d9d84497959293b8bf374/html5/thumbnails/79.jpg)
Atelier PAF 27-29/03/06 E. Kajfasz 79
DDBs mixing
![Page 80: Atelier PAF 27-29/03/06E. Kajfasz1 Du TeVatron au LHC: perspectivesphysiques du Run II](https://reader036.vdocument.in/reader036/viewer/2022062511/551d9d84497959293b8bf374/html5/thumbnails/80.jpg)
Atelier PAF 27-29/03/06 E. Kajfasz 80
DDBs mixing