l'échelle relative d'énergie des jets et un peu plus …

L'échelle relative d'énergie des L'échelle relative d'énergie des jets et un peu plusjets et un peu plus … …

Nikola Makovec Jean-François Grivaz

Réunion D0 FranceLundi 7 Novembre 2005

Réunion D0 France 7/11/ 2005 2

MotivatioMotivationn

Exemple : Exemple : recherche de leptoquarks : le canal qqrecherche de leptoquarks : le canal qq

Principales incertitudes systématiques:Principales incertitudes systématiques: Erreur sur l’efficacité du signal:Erreur sur l’efficacité du signal: ~ 5% Erreur sur la luminosité:Erreur sur la luminosité: ~ 6.5% Erreurs associées Erreurs associées àà la JES: la JES: ~ 10%

Exclusion d’un domaine en masse pour les LQ:Exclusion d’un domaine en masse pour les LQ:85 < MLQ < 109 GeV/c2 95% (CL)85 < MLQ < 109 GeV/c2 95% (CL) A. Zabi et al.

Un des facteurs limitant les analyses de physique contenant des jets dans l'état final (top, jets+MET,..) est l'échelle d'énergie des jets.

Dans les analyses comparant les données réelles (data) et les données simulées (MC), cette erreur peut être diminuée en déterminant directement une échelle relative d'énergie des jets (relative J.E.S) et son erreur au lieu de combiner quadratiquement les erreurs de l'échelle absolue.

Compensation de biais affectant l'échelle absolue s'annulant en déterminant directement la différence entre data et MC.

Pour cela, on va utiliser les événements 1 photon + 1 jet dos-à-dos.


Lots de Lots de donnéesdonnées

Données réelles : skim JESB

~90 million d'evts déclenchés par un trigger

électromagnétique.

Les mauvais runs (CAL, CFT) et mauvais lbn (bad JetMet LBNs)

sont exclus.

Données simulées : PYTHIA γ +jet

Générées en bin de pT_hat Normalisation des différents lots

Les jets ne sont pas smearés

Reconstruction: p14 avec T42Fixing: PASS-2TMB-trees: d0correct v8Jet Energy Scale: JetCorr v05.03.00La nouvelle EM-scale fournit par Jan est utilisée (p17 hacked for p14)


Sélections Sélections

At least 1 primary vertex Best vertex: |z| 60 cm and N(tracks) 3

One, and only one, EM-object (ID = 10, 11)

In fiducial In CC (|det| 1.0)

ISOlation = 0EMFraction 0.95HMx7 10

Prob (spatial2) 0.01

Track isolation :

pT Trigger dependent cut (data)

Purposedly very tight cuts Purposedly very tight cuts

to get a clean to get a clean γγ+jet sample+jet sample

conetracks

track

Tp 0


Sélections Sélections (2)(2)

Jet selection

Good JCCB jets (Rcone= 0.5)

with standard criteria:

No bad jets allowedOne and only one good jetRestricted to |ηdet| 2.5

0.5< EMf < 0.95

CHf < 0.4

L1 confirmation

Event selection

The only photon and the only jet must be back-to-back in :

|Δφ|= |φphoton - φjet | 3.0


DATA

MéthodMéthodee

La conservation de l'énergie transverse est utilisée dans des événements 1 photon + 1 jet dos-à-dos pour déterminer la relative J.E.S.

La variable utilisée est :

<ΔS> est calculé à la fois pour les données réelles et simulées pour une valeur de pTγ

.

La différence de <ΔS> entre les données réelles et simulées donne la relative J.E.S

DATA

p

ppS

T

TjetT

DATA

Distribution de ΔS pour les datas (même type de comportement pour le MC) :


Un peu plus Un peu plus d'informationd'informationPlus d'information est disponible dans les distributions de ΔS en utilisant :

la largeur des distributions les "événements manquants" dus au seuil de reconstruction à 8 GeV

Les distributions sont fittées par une gaussienne multipliée si nécessaire par un turn-on (erf) afin de modéliser l'inefficacité de reconstruction des jet de bas pT.

La valeur moyenne de la gaussienne échelle d'énergie La largeur de la gaussienne résolution Les turn-ons efficacité de reconstruction des jets

Distribution de ΔS pour le MC :

MCMC


Nouvelles Nouvelles motivationsmotivations

A partir des distributions de ΔS dans les données réelles et simulées, il est alors possible de corriger le MC pour :

la différence de calibration de l'énergie des jets; la différence de résolution de l'énergie des jets; la différence d'efficacité de reconstruction des jets (jet reco * jet ID efficiency).

Comme ces corrections ne sont pas indépendantes, il est important de les déterminer et de les appliquer de façon consistante.

Ceci est l'intérêt de cette nouvelle méthode


Turn-Turn-onsons

MC data

Les turn-ons sont relativement similaires : entre les différents bins de pT

γ

(Dans la suite, les paramètres des turn-ons seront fixés.) entre data et MC

Le plateau est atteint à ~ 15 GeV


Il est possible de déterminer l'efficacité de reconstruction de jets en fonction du pT du photon :

Seulement la dépendance en pTγ peut être déterminée

Les résultats obtenus par la "méthode ΔS" sont consistants avec les résultats obtenus de façon

indépendante en normalisant le nombre de calo jets pour une valeur de pTγ par le nombre de track jets.

Cette autre méthode permet de connaître la valeur asymptotique de l'efficacité

Efficacité de reconstruction de Efficacité de reconstruction de jetsjets

gaussienneladeaire

onturngaussienneladeaireeff

CCCC


La largeur des gaussiennes donne des informations sur la résolution de l'énergie des jets :

La résolution est déterminée pour 3 régions en eta (CC,ICR,EC)

La différence quadratique entre les paramétrisations est utilisée afin de smearer le MC.

RésolutioRésolutionn

PT

P

S

jetT

22

MCdata

CC


L'échelle relative d'énergie des L'échelle relative d'énergie des jetsjets

CC CC

La valeur moyenne des gaussiennes donne des informations sur l'échelle d'énergie des jets.

La différence de <ΔS> entre les données réelles et simulées donne la relative J.E.S.

L'échelle relative d'énergie des jets est déterminée pour 3 régions en eta (CC,ICR,EC)


Méthode de Méthode de correctionscorrections

In order to compare data and MC, corrections should be applied to MC :

- eta dependent corrections (data as well)- jet pT smearing- relative jet energy scale corrections- remove jets with pT < 15 GeV (data as well) (the jet reconstruction efficiency reaches the plateau for pT > 15 GeV)

The 3 first corrections are parameterized as a function of photon pT.

In the first step, I will use directly the pT of the photon to get the correction factors in the gamma+jet sample.

Then, I will determine the remapping procedure.


VérificatioVérificationn

Avant corrections Après corrections


Vérification Vérification (2)(2)ΔΔS en utilisant les moyennes des distributions

Avant corrections

Après corrections

CC

CC


Vérification Vérification (3)(3)

Après corrections

CC


Vérification Vérification (4)(4)


photon pT> 25

photon pT> 50


RemappiRemappingng

pp jetTT

Remapping : Up to this point, everything has been given as a function of the photon pT, but what is usually needed is a result as a function of the jet pT.

What “remapping” means : For a given jet pT, what is the mean value of the photon pT ?

An unambiguous answer can only be obtained for the simulation. The remapping depends on an a priori unknown, process dependent, true pT spectrum.


Remapping Remapping (2)(2)

- The effect of the remapping is fairly small.

- The QCD-remapping is recommended.

- The variations can be taken as a systematic error.

no remapping QCD remapping

uniform remapping

ΔΔS en utilisant les moyennes des distributions


Et les événements Et les événements ZZee+jet ?ee+jet ?

Que se passe t'il si on applique la même méthode à des événements Z + 1 jet ?

Les caractéristiques sont : - bruit de fond négligeable - statistique faible (impossible de déterminer des dépendances en eta)

- utilise des électrons (l'EM-scale est déterminée pour les électrons)

Sélection : - exactement 2 électrons (emf>0.95, iso<0.15, HM7<12, chi2>0.01, in fiducial, au moins 1 dans CC)

- fenêtre en masse : Mz-15 < Mee < Mz+15 - jets : même sélection que gamma+jet - la coupure sur Δφ est relâchée à 2.8 - augmenter la statistique - comparer ces résultats avec les evts gamma+jet avec la même coupure (il n'y aucune raison que ceci biaise différemment les evts gamma+jet et Z+jet)

~700 événements (~1800 sans la coupure sur Δφ)


L'échelle relative d'énergie des L'échelle relative d'énergie des jetsjets

Z+jet gamma+jet

(Z+jet) - (gamma+jet)Les résultats avec Z+jet et γ+jet sont différents :

- pureté !? - em-scale !?

Cette différence sera prise en compte pour leserreurs systématiques.

ΔΔS en utilisant les moyennes des distributions


La La résolutionrésolution

Z+jet gamma+jet

(Z+jet) - (gamma+jet)Les résultats avec Z+jet et γ+jet sont différents :

- pureté !? - em-scale !?

Cette différence sera prise en compte pour leserreurs systématiques.


Erreurs Erreurs systématiquessystématiques

From the EM ScaleEM-scale error of ±1.6% above 40 GeV,linearly increasing to ± 3% at 20 GeV

From the photon selection: ± 0.5% EMF, ISO, HMx7, track isolation, width in EM3

From the event topology: cut +0.3%only one EM, one jet & unclustered energy +1.5%Vertex and jet track confirmation (negligible)

From the EC or CC photon selectionFrom possible remaining jet eta dependences(jets in CC : +0.3% / -0.7% )



Les différences observées entre les événements photon+jet et Z+jet mènent à une modification du résultat nominal :

L'erreur systématique associée à cette différence est :

La même méthode est appliquée pour la différence de résolution entre les données réelles et simulées.

2..

SSSEJrelative jetZjet

12)...(

SSSEJr

jetZjet



CC

stat : gamma+jet

stat : Z+jet

sys : EM scale

sys : tous sauf EM-scale

sys : Z/gamma diff

ALL

~ 40 GeV : +2.5% -2.3%


ConclusiConclusionon

Une nouvelle méthode a été développée pour corriger de façon consistante les jets simulés pour :

- la différence de calibration de l'énergie des jets;- la différence de résolution del'énergie des jets;- la différence d'efficacité de reconstruction des jets (jet reco * jet ID efficiency).

Pour plus d'informations : http://www-clued0.fnal.gov/~makovec/JES/- D0 note 4807 : The Relative data-MC Jet Energy Scale

- D0 note 4917 : Shifting, Smearing and Removing Simulated Jets

CAF & CAFeCAF & CAFec'est génial !c'est génial !

Le futur : Cette étude est reprise par Christophe Ochando sur les données p17.


BACK UP


Eta dependent Eta dependent correctioncorrection

In each bin, the mean valueof S is calculated. Since it is not constant, corrections are applied

jetjet pTetaS

pT)(1

1'

where S(eta) is taken from the fitted curve.

The overall normalization of the correction is such that the average jet pT is unchanged for pT > 25 GeV

These corrections are determined using photons with pT 25 GeV:

DATA

The same procedure is appliedto the simulation


After correction After correction (data)(data)

25<pT<50 50<pT<85

85<pT

Remaining pT dependencestudied in systematics

The same procedure is appliedto the simulation


Eta dependent correction Eta dependent correction (MC)(MC)

The function used for the fits is a polynomial + 2 gaussians,with parameters which are functions of pT (not automated…)

25<pT<50 50<pT<85

85<pT<110 pT>110


After correction After correction (MC)(MC)

25<pT<50 50<pT<85

85<pT<110 pT>110


Systematics : Systematics : isolationisolation

S(iso=0.15) - S(iso=0.15) - S(iso=0) = ~ 4%S(iso=0) = ~ 4%


"Événements "Événements manquants"manquants"


“8 GeV” sample“3 GeV” sample

Les jets dans les data et le MC sont reconstruits avec la même coupure (8GeV): après correction des jets seront "manquants" dans le MC Afin de tester cet effet, le MC a été reconstruit avec un seuil de reconstruction abaissé à 3 GeV (au lieu de 8 GeV).


For a given jet pT, what is the mean value of photon pT ?

The answer is different from the answer to the following question : For a given photon pT, what is the mean value of jet pT ?(method used for the jet response measurement)

70 < photon pT<75

65 < jet pT<70

RemappiRemappingng


Erreurs sur la Erreurs sur la résolutionrésolution

CC


ConclusiConclusionon

Une nouvelle méthode a été développée pour corriger de façon consistante les jets simulés pour :

- la différence de calibration de l'énergie des jets;- la différence de résolution del'énergie des jets;- la différence d'efficacité de reconstruction des jets (jet reco * jet ID efficiency).

Pour plus d'informations : http://www-clued0.fnal.gov/~makovec/JES/- D0 note 4807 : The Relative data-MC Jet Energy Scale

- D0 note 4917 : Shifting, Smearing and Removing Simulated Jets

Le futur : Cette étude est reprise par Christophe Ochando sur les données p17.

l'échelle relative d'énergie des jets et un peu plus …

Documents