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CalibraciónCalibración del del Momento de los Momento de los Muones en CMSMuones en CMS

María Cepeda HermidaMaría Cepeda HermidaM. Isabel Josa MutuberrM. Isabel Josa Mutuberrííaa

Begoña de la Cruz Begoña de la Cruz MartínezMartínez

IX Jornadas de Altas Energías XXXI Reunión Bienal de la RSEF

Granada, Septiembre 2007

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LHCLHC Luminosidad nominal: 1034cm-2s-1

Energía en centro de masas: 14 TeV

Bmax=8.3 Teslas

Fecha prevista para su puesta en marcha: Primavera 2008 (Luminosidad inicial L=1032cm-2s-1)

Colisiones cada 25 ns;100 MB de información generados en cada colisión

Colisionador Hadrónico:Colisionador Hadrónico:p-p, p-Pb, Pb-Pbp-p, p-Pb, Pb-Pb

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Compact Muon SolenoidCompact Muon Solenoid

(4 T)(4 T)

Detector Central de Trazas

HCAL(Calorímetro Hadrónico)

ECAL (Calorímetro

Electromagnético)

Hierro de retorno

del campo magnético

Espectrómetros de muones

Imán Solenoidal

Peso total: 12500 TonDiámetro: 15 mLongitud: 21.5 mCampo Magnético: 4 Teslas

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Uno de los principales objetivos de diseño de Uno de los principales objetivos de diseño de CMS.CMS.

Señales fáciles de identificar (Hay (Hay mmas de 10 longitudes de interacción hasta llegar a las cámaras solamente s y s)

Presentes en muchos Presentes en muchos canales de relevancia física (H (HZZZZ44, Z’, Z’, , física de Bs…)física de Bs…)

Detección de MuonesDetección de Muones Sistema de detección de muones redundante y eficiente:

Alta resolución en medida de momento:

~1.5% para 100GeV

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Detección de Muones Detección de Muones (2)(2)

Detección de Muones Detección de Muones (2)(2)

Medida precisa punto paso del muón (precisión pT)

Medida precisa punto paso del muón (precisión pT)

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Reconstrucción de Reconstrucción de muonesmuones

La reconstrucción y medida del momento de los muones se La reconstrucción y medida del momento de los muones se lleva cabo en tres pasos, utilizando toda la información de los lleva cabo en tres pasos, utilizando toda la información de los subsistemas de detectores de CMSsubsistemas de detectores de CMS

1. LOCAL

2. STANDALONE

3. GLOBAL

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Medida del momento de Medida del momento de muonesmuones

Efectos que influyen en la Efectos que influyen en la medida del momentomedida del momento

Física de los detectoresFísica de los detectores: Intrínseca, , Multiple Scattering (MS), (MS), Pérdidas de Energía, , aparición de impactos espúreos

Desconocimiento de la Desconocimiento de la geometría real del detector geometría real del detector ((Desalineamiento), ), incertidumbres en el Campo Magnético aplicado

pkp

p

p

Total

Efectos de resolución y/o escala en la medida del momento de los muones en el estado final se traducen en incertidumbres en las cantidades

derivadas (p.ej. masa invariante)

Resolución

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CalibraciónCalibración CMS está desarrollando la estrategia a seguir para calibrar el momento de los muones con los

datos, utilizando partículas de masa conocida como patrón., utilizando partículas de masa conocida como patrón.

Para ello se estan realizando estudios Para ello se estan realizando estudios Monte Carlo :

En concreto, este trabajo se centra en la calibración del momento de los muones

utilizando la resonancia J/

Bajo momento: J/, …

Alto momento: Z

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Producción de J/Producción de J/ en el en el LHCLHC

Dos fuentes: Dos fuentes: Directa (en el vértice primario, pp (en el vértice primario, ppJ/J/ X) X)

P=5.522·107nb Indirecta (en vértices secundarios, en un 99% (en vértices secundarios, en un 99%

provenientes de bprovenientes de bJ/J/ X). X). NP=5.783·105 nb

Gran estadística ya en los primeros días de toma de datosGran estadística ya en los primeros días de toma de datosL=10pb-1 ( 1 día de toma de datos) 1010 J/

(106 en un rango de y pt reconstruible por el detector)

Resonancia ccMPDG=3.0969160.000011 GeV = 93.4

2.1 keVBr(J/- +) =5.93%

Permitirá calibrar la escala del momento de los muones (en su

rango más bajo)

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Caracterización de la Caracterización de la muestramuestra Estudio con muestras Montecarlo Estudio con muestras Montecarlo Generadas con Generadas con PythiaPythia

Simulación del paso

por el detector

con GEANT4Reconstrucción con el

software oficial de la

colaboración (CMSSW)

Datos normalizados para L=10pb-1

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BBJ/J/ X X

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Reconstrucción del J/Reconstrucción del J/ en CMSen CMS

Los criterios de selección para el J/Los criterios de selección para el J/ requieren requieren 2 muones de pt>3GeV/c con M(2.8, 3.4) GeVSucesos/Sucesos/

10pb10pb-1-1

GeneradosGenerados SeleccionadoSeleccionadoss

Non PromptNon Prompt 655·10655·1033 71·1071·1033

PromptPrompt 2843·102843·1033 354·10354·1033

Resolución en PtResolución en Pt en función de

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Espectros Reconstruidos del Espectros Reconstruidos del J/J/

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Estrategia de calibraciónEstrategia de calibración La estrategia de calibración del La estrategia de calibración del

momento reconstruido se basa momento reconstruido se basa en comparar la masa invariante en comparar la masa invariante del sistema de dimuones con la del sistema de dimuones con la masa del J/masa del J/ en el PDG en el PDG

Minimizando esta diferencia de masas en términos 2 para obtener funciones de correción del momento

Aplicamos el método para corregir los efectos introducidos por un

desalineamiento en el detector

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DesalineamientoDesalineamiento Una vez el detector funcione a Una vez el detector funcione a

pleno rendimiento, los pleno rendimiento, los sistemas de alineamiento de sistemas de alineamiento de CMS proporcionarán una CMS proporcionarán una medida muy precisa de la medida muy precisa de la posición de cada uno de sus posición de cada uno de sus subsistemas.subsistemas.

Pequeños errores en la Pequeños errores en la posición de los distintos posición de los distintos elementos elementos posibles errores posibles errores de medidade medida

A partir de los datos de A partir de los datos de prueba del detector (Survey, prueba del detector (Survey, MTCC), se ha estimado la MTCC), se ha estimado la magnitud de estos errores magnitud de estos errores para distintas luminosidades para distintas luminosidades integradasintegradas

Para L=10pbPara L=10pb-1-1

Detector de Trazas Error <250m

Muones Error < 3mm

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Corrección de EfectosCorrección de Efectos

Factores de corrección dependientes de la zona del detector consideradaFactores de corrección dependientes de la zona del detector consideradapt

cor = pt + a+ bpt+ cpt2

a (GeV) b c (1/GeV)

<0.8 0.0650.006

-0.0230.002 0.00110.006

0.8<<1.3 0.0250.05 -0.0080.002 0.00040.0001

>1.3 0.0100.001

-0.00100.0007

0.000190.00007

M=3.11556+0.00007GeV=0.04212+0.00006GeV

M=3.09801+0.00007 GeV=0.04151+0.00007 GeV

(Mrec-MPDG)/MPDG=0.59%

(Mrec-MPDG)/MPDG=0.04%

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ResultadosResultados

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ConclusionesConclusiones Se ha presentado una estrategia de calibración Se ha presentado una estrategia de calibración

del momento de los muones.del momento de los muones. Su funcionamiento se ha puesto a prueba sobre Su funcionamiento se ha puesto a prueba sobre

muestras Monte Carlo en el rango más bajo de muestras Monte Carlo en el rango más bajo de momentos (con resonancias J/momentos (con resonancias J/))

Como primer estudio, se ha tenido en cuenta Como primer estudio, se ha tenido en cuenta un posible desalineamiento de los detectores.un posible desalineamiento de los detectores.

Se ha comprobado que a bajo momento los Se ha comprobado que a bajo momento los efectos de desalineamiento previstos con los efectos de desalineamiento previstos con los datos actuales apenas influirán en la precisión datos actuales apenas influirán en la precisión de nuestras mediciones.de nuestras mediciones.

Este método se aplicará a datos experimentalesEste método se aplicará a datos experimentales

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Back-UpBack-Up

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Desalineamiento con ZDesalineamiento con Z

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Desalineamiento del Desalineamiento del TrackerTracker