Jety ve sr

1
Jety ve srážkách težkých iontu na detektoru ATLAS
Martin SpoustaHI jet ATLAS working group Jirí
Dolejší, Brian Cole, Nathan Grau, Wolf Holzmann,
Aaron Angerami
2
Základní schéma
pp
AA
Cronin effect
Shadowing, EMC effect
In medium modified FF
3
Modifikované FF, jeden príklad
Médiem modifikované FF
délka dráhy v médiu
transportní koeficient
prum. ztráta energie
spektrum vyzarovaných gluonu
4
Ruzné prístupy vedoucí k FF (dráhový integrál,
priblížení QFT pri konecné teplote, higher-twist
priblížení, ) ? ruzné scénáre pro jet quenching
x hlavní rysy obdobné

• potlacení hadronu s vysokým z p(hadron) /p(jet)
  
• rozšírení spršky
• nárust celkové multiplicity cástic ve jetu
• potlacení 3-jetové topologie
• energetické ztráty v závislosti na mq

Co lze zkoumat

• vlastnosti media v rané fázi (hustota, teplota,
  pocet stupnu volnosti, opacita/viskozita )
• mechanismus ztráty energie, zpusob hadronizace
  ve vakuu/v médiu

5
Co budeme videt na LHC energiích?
Težko-iontová srážka s jety
Cisté pp jety
Energy
Energy
?
phi
phi
eta
eta
možnost merit opravdové jety, ale jak se
vyrovnat s pozadím?
6
HIJING
HYDJET
Pythia
Generation
Vhodné algoritmy
Herwig
HepMC
ATLAS-CSC-01-02-00
Rome-Final
ATLAS-DC3-07
Simulation
G4 Hits
Digitization
G4 Digits
Real Data
Reconstruction
ESD
CBNT
AAN
SAN
Analysis
7
Clone Cells
Calibrate Cells
Find Seeds FixedThreshold
Find Seeds SlidingWindow
Read Events Averaged Bkgr from Files
Read Events Averaged Bkgr from Files
Perform Cell Bkgr Subtraction
Perform Tower Bkgr Subtraction
Build Towers
EventsAvgCellBkgrSubtr
AvgCellBkgrSubtr
EventsAvgTowBkgrSubtr
SetCellBkgrSubtr
AvgTowBkgrSubtr
Build Towers
Build ProtoJets, Run Cone Algorithm
CryoCorr or JetScale or both or none
Calibrate Jets
Apply Cuts, Receive Jets
8
Pythia
9
Merged
10
Merged after Cell Bkgr Subtraction
11
rozlišení pozice jetu rozlišení energie jetu
12
Jet energy scale problem
DEt/Et
Df
Dh
Mean(DEt/Et)
RMS(DEt/Et)
Fake-rate/Efficiency
13
Eta dependence et_jet 10 GeV inifinity,
AvgCellBkgrSubtr compared withLeft
Cone4TowerJets Right Cone4TruthJets
without calibration
with calibration
14
AvgCellBkgrSubtr without calibration vs.
Cone4TowerJets without calibration
15
Sources of the jet energy scale problem

1. Lose efficiency at energies bellow 60 GeV ? we
   are effectively picking up only upwards
   fluctuations (see last slide, generally - good
   correlation between efficiency and jet scale
   shift)
2. For energies above 60 GeV still jet scale shift
   (this shift is eta-dependent, layer-dependent and
   calibration dependent)
3. HIJING mini-jets (see correlation between the
   sum of Pt of HIJING particles (from the jet area)
   and the shift in the jet energy)
4. Some technical problems problem with truth jet
   reconstruction at 12.0.6,

16
Jet Shape

• jet shape determined using cells
• calibrated or non-calibrated cells can be used
  
• implementated within HIJetAnalysis package
• here Pythia open markers

• what is stored in ntuples

jet ET distribution, where b is binning
parameter
first two radial moments
17
Jet Shape

• Comparison
• Pythia open markers, J3 bin, 400 events
• Merged full markers, J3, b2, AvgCellBkgrSubtr

• Comparison
• Pythia truth jets open markers, Pythia reco
  jets full markers
• J3 bin, 400 events

18
Další vhodné pozorovatelné
radiální momenty
pp
PbPb
R0.1
R0.2
R0.3
rozdíl mezi u-jety a b-jety pozorovatelný i v
PbPb
R0.4
19
Track to Calo matching

• Algorithm
• loop through jets, navigate back to towers, save
  towers in a temporary array
• loop through tracks, for each track loop through
  saved towers and save the track if
  dEta(tower,track)ltdEtaPhiMin
  dPhi(tower,track)ltdEtaPhiMin
• for the saved track save also the tower index of
  the corresponding tower and the jet index
• implemented in HIJetAnalysis/HIJet_CBNTAA_JetTra
  cks

• 400 Pythia events, J3 in 12.0.6
• Et(Tower) vs. Pt(track)
• non-calibrated towers
• Pt_min for track 4 GeV
• problem - for same tracks Pt(track) gt
  Et(Tower)
• gt future tuning
• correction on magnetic field bending (reject a
  track if for any near tower in good direction
  Pt(track) gt Et(tower))
• instead of tuning of this tool usage of existing
  JetRec track to calo matching tool

20
Track to Calo matching, Pythia
Et(Tower) vs. Pt(Track) two different
calibrations on towers (slightly better then
without calibration)
Et(Jet) vs. SumOfPt(tracks within jet) works
well
H1WeightRomeHack
H1WeightSCS12Cone4
21
Track to calo matching, shape of the jet from
tracking
Pt,min(track) 4 GeV
Pt,min(track) 4 GeV
Pt,min(track) 1 GeV
Pt,min(track) 1 GeV
Dh, Df between a track and jet axis (400 Pythia
J3 events)
22
Track to Calo matching, jT and z distributions

• jT is transverse moment of a constituent of
  jet with respect to the jet axis
• z is a fraction of longitudinal moment of a
  constituent with respect to the jet axis
• opened truth (Pythia particles within a jet
  and Truth jets)
• full reco of Pythia event (tracks that match
  calorimeter towers of a jet)
• no fake tracks and ghost rejection
• same distributions for merged events on the way

23
Záver Proc se zabývat jety ve srážkách težkých
iontu

• Lze zkoumat vlastnosti media v rané fázi
  (hustota, teplota, pocet stupnu volnosti,
  opacita/viskozita )
• Lze zkoumat mechanismus ztráty energie, zpusob
  hadronizace ve vakuu/v médiu
• Lze promerovat fázový diagram jaderné hmoty
• Experiment prináší neocekávané výsledky
• QGP je pohled do minulosti
• Byly vytvoreny a stále se vyvíjí algoritmy pro
  práci s HI pozadím a rekonstrukci jetu, algoritmy
  pro merení duležitých fyzikálních velicin (jet
  shape, radiální momenty, jT, z, )
• Intenzivne probíhá práce na Jet energy scale,
  vývoji algoritmu a meritelných pro lepší
  charakterizaci HI pozadí, možnosti merení
  g(W,Z)-jet eventu

Záver Soucasný stav (HI) jet programu pro
detektor ATLAS
24
Založní snímky
25
Další nástroje na výzkum QGP
zvýšení produkce podivných cástic potlacení
produkce kvarkonií merení prímých fotonu
26
Fázový diagram jaderné hmoty
27
Presampler
Barrel em.
The whole calorimeter
1.2
4.5
2.5
End-cap em.
Tilecal
0.9
3
Average Hijing background (around 3 GeV)
Population of different layers (100 events)
LAr end-cap
Forward calorimeter
0.9
0.3
28
50
Presampler
Barrel em.
The whole calorimeter
100
1.6
30
25
30
15
Endcap em.
Tilecal
5
8
Pythia pp-jets
Population of different layers (an example)
LAr end-cap
Forward calorimeter
0.02
0.4
process qq ? WH(120) ? m nm uu
29
Co je mereno na RHIC
situace je však komplikovanejší
30
Globální promenné
centralita srážky ? celková multiplicita nabitých
cástic ? celková transverzální energie
zkoumání závislostí pozorova-ných jetu na délce
dráhy v médiu
azimutální prostorová nesymetrie ? azimutální
anizopropie spektra hybností hadronu (viz
hydrodyn. model) ? urcení interakcní roviny
Out of Plane
In Plane
31
Co je mereno na RHIC
32
Co je mereno na RHIC
33
Co je mereno na RHIC

• Near-side structure
• pouze gluonové brzdné zárení flowing medium?
• zahrátí média procházejícím partonem a následná
  rekombinace partonu z média ?

34
Co je mereno na RHIC

• Away-side structure
• Machuv kužel?
• ohyb jetu v mediu?

mach cone
35
dvou cásticové korelace
trí cásticové korelace
tvar jetu, multiplicita
RAA
RHIC
LHC
36
LHC energie
Phenomenology
QCD
C.A.Salgado, U.Wiedemann
Experiment
37
Heavy Ions at the ATLAS detector, few numbers
RHIC RHIC LHC LHC
p-p Au-Au p-p Pb-Pb
Top Energy (TeV/nucleon) 0.1 0.25 7 2.76
Average luminosity (cm2s-1) 1031 1026 1034 1027
ltdNch/dhgt 600 200 3200
Calorimeter
ET/GeV ET/GeV
Presampler 0.69
Barrel em. calorimeter 1.87
End-cap em. calorimeter 2.14
Tilecal 0.37
LAr end-cap 0.57
Forward calorimeter 0.17
The whole calorimeter 2.91
Pixels 2
SCT 20
TRT ---
Inner detector
38
(No Transcript)
39
NA 50
Motivace
Hmota dominovaná gluony
Pb
Pb
potlacení J/Y a
Nárust poctu podivných cástic
RHIC
Jet quenching
AGS