bekgraunda dvo-fotonskog raspada higs bozona · efikasna identifikacija konverzija fotona bitno...
TRANSCRIPT
![Page 1: bekgraunda dvo-fotonskog raspada Higs bozona · Efikasna identifikacija konverzija fotona bitno pove . ć. ava poton/pion separaciju-Oko polovine signala neutralnih piona se ovako](https://reader033.vdocument.in/reader033/viewer/2022050717/5e15684c97828a66af6ca6f7/html5/thumbnails/1.jpg)
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
![Page 2: bekgraunda dvo-fotonskog raspada Higs bozona · Efikasna identifikacija konverzija fotona bitno pove . ć. ava poton/pion separaciju-Oko polovine signala neutralnih piona se ovako](https://reader033.vdocument.in/reader033/viewer/2022050717/5e15684c97828a66af6ca6f7/html5/thumbnails/2.jpg)
Motivacija (I)Motivacija (I)
September 26th
2007 2
Produkcija Higs bozona
![Page 3: bekgraunda dvo-fotonskog raspada Higs bozona · Efikasna identifikacija konverzija fotona bitno pove . ć. ava poton/pion separaciju-Oko polovine signala neutralnih piona se ovako](https://reader033.vdocument.in/reader033/viewer/2022050717/5e15684c97828a66af6ca6f7/html5/thumbnails/3.jpg)
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
![Page 4: bekgraunda dvo-fotonskog raspada Higs bozona · Efikasna identifikacija konverzija fotona bitno pove . ć. ava poton/pion separaciju-Oko polovine signala neutralnih piona se ovako](https://reader033.vdocument.in/reader033/viewer/2022050717/5e15684c97828a66af6ca6f7/html5/thumbnails/4.jpg)
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
![Page 5: bekgraunda dvo-fotonskog raspada Higs bozona · Efikasna identifikacija konverzija fotona bitno pove . ć. ava poton/pion separaciju-Oko polovine signala neutralnih piona se ovako](https://reader033.vdocument.in/reader033/viewer/2022050717/5e15684c97828a66af6ca6f7/html5/thumbnails/5.jpg)
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
![Page 6: bekgraunda dvo-fotonskog raspada Higs bozona · Efikasna identifikacija konverzija fotona bitno pove . ć. ava poton/pion separaciju-Oko polovine signala neutralnih piona se ovako](https://reader033.vdocument.in/reader033/viewer/2022050717/5e15684c97828a66af6ca6f7/html5/thumbnails/6.jpg)
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
![Page 7: bekgraunda dvo-fotonskog raspada Higs bozona · Efikasna identifikacija konverzija fotona bitno pove . ć. ava poton/pion separaciju-Oko polovine signala neutralnih piona se ovako](https://reader033.vdocument.in/reader033/viewer/2022050717/5e15684c97828a66af6ca6f7/html5/thumbnails/7.jpg)
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
![Page 8: bekgraunda dvo-fotonskog raspada Higs bozona · Efikasna identifikacija konverzija fotona bitno pove . ć. ava poton/pion separaciju-Oko polovine signala neutralnih piona se ovako](https://reader033.vdocument.in/reader033/viewer/2022050717/5e15684c97828a66af6ca6f7/html5/thumbnails/8.jpg)
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
Variable 2. Outputs for Pt = 20GeV Photons and 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
Variable 3. Outputs for Pt = 20GeV Photons and 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
Variable 4. Outputs for Pt = 20GeV Photons and 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
Variable 5. Outputs for Pt = 20GeV Photons and 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
Variable 6. Outputs for Pt = 20GeV Photons and Pizeros
8
![Page 9: bekgraunda dvo-fotonskog raspada Higs bozona · Efikasna identifikacija konverzija fotona bitno pove . ć. ava poton/pion separaciju-Oko polovine signala neutralnih piona se ovako](https://reader033.vdocument.in/reader033/viewer/2022050717/5e15684c97828a66af6ca6f7/html5/thumbnails/9.jpg)
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
Variable 7. Outputs for Pt = 20GeV Photons and 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
Variable 8. Outputs for Pt = 20GeV Photons and Pizeros
Variable0.75 0.8 0.85 0.9 0.95 10
1000
2000
3000
4000
5000
6000
s6/s9
Photons
Pizeros
Variable 9. Outputs for Pt = 20GeV Photons and 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
Variable 10. Outputs for Pt = 20GeV Photons and Pizeros
Variable0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1
0
500
1000
1500
2000
2500
(s1+m2)/s9
Photons
Pizeros
Variable 11. Outputs for Pt = 20GeV Photons and 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
Variable 12. Outputs for Pt = 20GeV Photons and Pizeros
lam2/lam1
9
![Page 10: bekgraunda dvo-fotonskog raspada Higs bozona · Efikasna identifikacija konverzija fotona bitno pove . ć. ava poton/pion separaciju-Oko polovine signala neutralnih piona se ovako](https://reader033.vdocument.in/reader033/viewer/2022050717/5e15684c97828a66af6ca6f7/html5/thumbnails/10.jpg)
September 26th 2007
Osobine ANNOsobine ANN
10
![Page 11: bekgraunda dvo-fotonskog raspada Higs bozona · Efikasna identifikacija konverzija fotona bitno pove . ć. ava poton/pion separaciju-Oko polovine signala neutralnih piona se ovako](https://reader033.vdocument.in/reader033/viewer/2022050717/5e15684c97828a66af6ca6f7/html5/thumbnails/11.jpg)
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
![Page 12: bekgraunda dvo-fotonskog raspada Higs bozona · Efikasna identifikacija konverzija fotona bitno pove . ć. ava poton/pion separaciju-Oko polovine signala neutralnih piona se ovako](https://reader033.vdocument.in/reader033/viewer/2022050717/5e15684c97828a66af6ca6f7/html5/thumbnails/12.jpg)
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
![Page 13: bekgraunda dvo-fotonskog raspada Higs bozona · Efikasna identifikacija konverzija fotona bitno pove . ć. ava poton/pion separaciju-Oko polovine signala neutralnih piona se ovako](https://reader033.vdocument.in/reader033/viewer/2022050717/5e15684c97828a66af6ca6f7/html5/thumbnails/13.jpg)
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
![Page 14: bekgraunda dvo-fotonskog raspada Higs bozona · Efikasna identifikacija konverzija fotona bitno pove . ć. ava poton/pion separaciju-Oko polovine signala neutralnih piona se ovako](https://reader033.vdocument.in/reader033/viewer/2022050717/5e15684c97828a66af6ca6f7/html5/thumbnails/14.jpg)
September 26th 2007
Pomoćni
slajdovi
14
![Page 15: bekgraunda dvo-fotonskog raspada Higs bozona · Efikasna identifikacija konverzija fotona bitno pove . ć. ava poton/pion separaciju-Oko polovine signala neutralnih piona se ovako](https://reader033.vdocument.in/reader033/viewer/2022050717/5e15684c97828a66af6ca6f7/html5/thumbnails/15.jpg)
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
![Page 16: bekgraunda dvo-fotonskog raspada Higs bozona · Efikasna identifikacija konverzija fotona bitno pove . ć. ava poton/pion separaciju-Oko polovine signala neutralnih piona se ovako](https://reader033.vdocument.in/reader033/viewer/2022050717/5e15684c97828a66af6ca6f7/html5/thumbnails/16.jpg)
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
September 26th 2007 16
![Page 17: bekgraunda dvo-fotonskog raspada Higs bozona · Efikasna identifikacija konverzija fotona bitno pove . ć. ava poton/pion separaciju-Oko polovine signala neutralnih piona se ovako](https://reader033.vdocument.in/reader033/viewer/2022050717/5e15684c97828a66af6ca6f7/html5/thumbnails/17.jpg)
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
September 26th 2007 17
![Page 18: bekgraunda dvo-fotonskog raspada Higs bozona · Efikasna identifikacija konverzija fotona bitno pove . ć. ava poton/pion separaciju-Oko polovine signala neutralnih piona se ovako](https://reader033.vdocument.in/reader033/viewer/2022050717/5e15684c97828a66af6ca6f7/html5/thumbnails/18.jpg)
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.
![Page 19: bekgraunda dvo-fotonskog raspada Higs bozona · Efikasna identifikacija konverzija fotona bitno pove . ć. ava poton/pion separaciju-Oko polovine signala neutralnih piona se ovako](https://reader033.vdocument.in/reader033/viewer/2022050717/5e15684c97828a66af6ca6f7/html5/thumbnails/19.jpg)
September 26th 2007 19
![Page 20: bekgraunda dvo-fotonskog raspada Higs bozona · Efikasna identifikacija konverzija fotona bitno pove . ć. ava poton/pion separaciju-Oko polovine signala neutralnih piona se ovako](https://reader033.vdocument.in/reader033/viewer/2022050717/5e15684c97828a66af6ca6f7/html5/thumbnails/20.jpg)
September 26th 2007 20
![Page 21: bekgraunda dvo-fotonskog raspada Higs bozona · Efikasna identifikacija konverzija fotona bitno pove . ć. ava poton/pion separaciju-Oko polovine signala neutralnih piona se ovako](https://reader033.vdocument.in/reader033/viewer/2022050717/5e15684c97828a66af6ca6f7/html5/thumbnails/21.jpg)
September 26th 2007 21