Transcript B-tagging in ATLAS

B-tagging in ATLAS
Outline
Motivation
 B-tagging basics
 Misalignment studies on ttbar events

6.7.2015
B-tagging in ATLAS
Malá Skála
2
Motivace
b-tagging je nezbytný na extrakci signálu od pozadí v řadě
zajímavých kanálů na LHC:
• top fyzika (pár nebo osamocený t kvark)
• Higgsova fyzika (H->bb): objev a měření vlastností
• SUSY (h->bb, bbH/A)
• Exotické modely (malý Higgs, ….)
• a samozřejmě nečekané…
Požadavky se liší pro každý kanál:
• ttbar: důraz na potlačení pozadí pro čisté měření,
Efektivita není problém
• ttH(bb): taktéž velké pozadí, potřebujeme 4 btagy a vysokou
efektivitu (malý účinný průřez signálu)
6.7.2015
B-tagging in ATLAS
Malá Skála
3
Introduction to b-tagging

Velká doba života B hadronů




B+/B0/Bs : ct ~ 470 mm
Lb : ct ~ 390 mm
pro Energie ~ 50 GeV, délka letu ~ 5 mm,
Metody značkování


6.7.2015
Geometrické (impact parameter, secondary vertex)
Soft-lepton tagging (low pT electron/muon from B/D )
B-tagging in ATLAS
Malá Skála
4
Impact parameter (IP)

Signed impact parameter a0
6.7.2015
B-tagging in ATLAS
Malá Skála
5
Tagger IP2D

Dvě statistické hypotézy b | u hypotézy: b(S), u(S)
Pro každou dráhu: poměr b(S)/u(S)

Váha jetu standardním statistickým způsobem:

6.7.2015
B-tagging in ATLAS
Malá Skála
6
Tagger IP2D (2)
Liší se dostatečně na to, aby se b jet odlišil
6.7.2015
B-tagging in ATLAS
Malá Skála
7
Seznam hlavních taggerů
6.7.2015
B-tagging in ATLAS
Malá Skála
8
IP3D+SV1 combined tagger

6.7.2015
Momentálně nejvýkonnější
B-tagging in ATLAS
Malá Skála
9
B-tagging performance

B-jet efficiency eb


Jmenovatel:
– Jety definované jako b z Monte Carlo generátoru
– pT > 15 GeV/c |n| < 2.5
Čitatel
–

Light-jet rejection Ru = 1/eu


6.7.2015
To samé + cut na váhu b-jetu
R=100 znamená 1% špatně označených jetů
Light jet = u,d,s,g
B-tagging in ATLAS
Malá Skála
10
B-tagging performance (2)
Release 12, IP3D+SV1 tagger
6.7.2015
B-tagging in ATLAS
Malá Skála
11
B-tagging performance (3)
Release 12, IP3D+SV1 tagger
6.7.2015
B-tagging in ATLAS
Malá Skála
12
B-tagging performance (4)
Release 12
B-tagging
performance (3)
Release 12, IP3D+SV1
tagger
6.7.2015
B-tagging in ATLAS
Malá Skála
13
Effects of misalignment

Nedostatek znalosti o
poloze detektorů

Z misaligned k
perfektnímu alignmentu
za zhruba rok
6.7.2015
B-tagging in ATLAS
Malá Skála
14
Residual misalignment



Specializované algoritmy na alignment celého ATLASu existují
Nejsou dokonalé
Misalignment zbývající po aplikaci alignmentu = residual misalignment
Poučený odhad misalignment v pixelovém detektoru:
6.7.2015
B-tagging in ATLAS
Malá Skála
15
Error Scaling - introduction

A way to fight the residual misalignment is error scaling:



There are different measurements errors coming from clustering and tracking (due
to initial/residual misalignments and/or improper knowledge of calibration
mechanism)
It guarantees proper tracking (track scoring, outlier flagging, tracking efficiency and
parameter resolution)
Improves calibration and alignment -> essential for b-tagging
6.7.2015
B-tagging in ATLAS
Malá Skála
16
Error Scaling - principle

There are 2 parameters which modify the error matrix:


Parameter a corrects the effects correlated with measurement errors
Parameter c corrects uncorrelated effects

The parameters are not universal for the whole tracker



Different parameters for Pixel X direction, Pixel Y direction, SCT, TRT
16 constants altogether
Muon spectrometer has its own set of error scaling parameters
6.7.2015
B-tagging in ATLAS
Malá Skála
17
Error Scaling - calculation

Using reconstruction of single 200 GeV muons


Independent of material effects => good standard candles
Reconstruction produces an ntuple with the pull widths
6.7.2015
B-tagging in ATLAS
Malá Skála
18
Error Scaling – calculation (2)

Parameter a


Je to multiplikativní rozdíl šířky pullu od 1.0, tj. přímo standardní odchylka sigma
distribuce pullů získaných v posledním kroku
Potřebujeme 2-3 iterace
6.7.2015
B-tagging in ATLAS
Malá Skála
19
Error Scaling – calculation (2)

Parameter c


It appears in the misaligned environment
It is calculated from the formula
s0 = …
6.7.2015
B-tagging in ATLAS
Malá Skála
20
Error Scaling – results
a
6.7.2015
B-tagging in ATLAS
c[mm]
Malá Skála
21
B-tagging & residual misalignment
 study of residual misalignment effect on b-tagging
 using ttbar events = main background for ttH->bb channel
1.)Residual misalignment
introduced by hand
2.)Error scaling applied
6.7.2015
B-tagging in ATLAS
Malá Skála
22
B-tagging & residual misalignment
 per cents with respect to the original value
6.7.2015
B-tagging in ATLAS
Malá Skála
23
B-tagging & residual misalignment observation
 ip3D+SV1 –improvement to 50 % of original value (=without
residual misalignment)
 other two taggers – small or no improvement
 not a real problem as only IP3D+SV1 is used for physics
6.7.2015
B-tagging in ATLAS
Malá Skála
24
B-tagging - conclusions
 b-tagging is crucial in extracting signal from background on LHC
 can play important role in several Higgs discovery channels (ttH->bb) and
Higgs supplementary channels (WH)
 several taggers developed, for physics we use combination of impact
parameter significance and secondary vertex finder (IP3D+SV1)
 efficiency/rejections gets lower with higher pT
 misalignment can be treated by dedicated alignment algorithms
 residual misalignment can be cured to the large extent by introduction of
Error Scaling
6.7.2015
B-tagging in ATLAS
Malá Skála
25