Activits et Perspectives du groupe D LPNHE

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Activités et Perspectives du groupe DØ LPNHE

• État du Tevatron et du détecteur DØ
• Bref rappel des activités du groupe
• Quelques résultats récents en physique du
  Top,Higgs
• Luminosités attendues au Run II
• Perspectives du groupe à 3 et 5 ans

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État du détecteur DØ

• tout le détecteur est en place depuis juin 2002
• qualification terminee du Forward Pre Shower
  (FPS) et du Forward Proton Detector (FPD)
• qualification du L1 Central Track Trigger (CTT)
  communication établie avec le L1Muon et la DAQ
• Silicon Track Trigger (STT) en voie de
  finalisation

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Run II ? shutdown Septembre 2003

• Démarrage avril 2001. Depuis mars 2002
• augmentation ?4 de la luminosité
  instantanée11.8?1030 s-1cm-2 ? 48.9?1030
• performance du Run I de 25?1030s-1cm-2
  dépassée le 26/7/2002

Energie ds le C.M 1.96 TeV Luminosite fournie
par leTevatron gt 280 pb-1 Enregistree avec
tout le detecteur gt 200 pb-1 Jusqua 135
pb-1 ont ete utilises pour les analyses
LEPTON-PHOTON 2003.
Projection pour 2004 310 380 pb-1 attendus
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Éfficacités comparées D0 / CDF
Fevrier 2003
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La Collaboration DØ

• 18 pays
• Europe (8), Asie(4) et Amérique du Nord,
  Centrale et du Sud
• 73 institutions laboratoires
• 33 US
• 40 non-US
• dont 6 In2p3
• 646 physiciens
• 334 US
• 312 non-US
• dont 59 In2p3

personnes sur la masthead
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Expérience DØ au LPNHE
Le groupe du LPNHE a rejoint lexpérience D0 le
1/1/98, avec le LAL, le CPPM et lISN Grenoble,
rejoints plus tard par lIPNL et lIReS, avec
comme engagement de travailler sur le calorimètre
et en proposant détudier la physique du top et
la recherche du Higgs (préparation à la physique
du LHC). Composition du groupe B. Andrieu U.
Bassler G. Bernardi S. Trincaz-Duvoid S.
Beauceron (thèse 2001-2004) E. Busato
(thèse 2002-2005) J.-R. Vlimant (thèse 2002-2005)
Anciens membres du groupe F. Machefert (ATER 2000
? CNRS) F. Fleuret (habilitation en 2001) B.
Olivier (thèse en 2001) T. Kurca
(visiteur 2001-2002)
ITA (jusquen 2001) P. Bailly, J.F. Huppert, E.
Lebreton, H. Lebbolo, A. Vallereau
Renforcement souhaité cette année, si possible
par un CR1
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Axes de Travail

• Calorimètre
• Calibration On-line
• Suivi du Calo
• Groupes ID
• Jets/Missing ET
• EM-ID
• Jet Energy Scale
• Groupes de Physique
• (SUSY, EW)
• Top
• Higgs
• Calcul
• Lyon / Paris / FNAL

En bon accord avec les engagements pris en 1998
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Spokesmen G. Blazey J. Womersley
2002-2003
Institutional Board Chair T. Wyatt
Advisory Council Chair U. Bassler
Speakers Bureau Chair G. Bernardi
Run Coordinator D. Denisov A. Stone
(Deputy) Electrical Operations R.
Hance Mechanical Operations R. Rucinski
Software and Computing A. Boehnlein, J. Qian
Physics Coordinator B. Klima
Algorithms H. Melanson S. Choi (deputy)
Infrastructure A. Jonckheere, L. Duflot
Trigger Board Chair N. Varelas
Offline Resources Board Chair A. White
Online S. Fuess P. Slattery
SMT Y. Kulik
EM ID U. Bassler V. Büscher
B Physics B. Abbott V. Jain
FPD A. Brandt
SMT H. Fox, E. Kajfasz
Global Systems and Production I. Bertram, M.
Diesburg, J.Yu
CFT M. Hildreth
Muon ID F. Deliot S. Soldner-R.
LuminosityMonitor B. Casey
Higgs J. Hobbs A. Kharchilava
CFT/CPS/FPS G. Ginther
Global Tracking V. Kuznetsov H. Greenlee
Calorimeter N. Parua U. Bassler
Data Access and Databases L. Lueking, R. Brock
Jet/MET ID G. Bernardi L. Groer
New Phenomena G. Brooijmans G. Landsberg
Online S. Fuess, P. Slattery
Vertexing G. Lima, G. Watts
Reco and L3 filters integration
Tau ID D. Chakraborty Y. Gerstein
ICD (A. Stone) A. White
DAQ D. Chapin G. Watts
Calorimeter/PS L. Sawyer A Turcot
Simulation Q. Li, S. Protopopescu
QCD J. Krane C. Royon
Central Muon T. Diehl
b ID F. Filthaut M. Narain
Trigger R. Lipton
Muon system C. Clément M. Mulders
Top E. Barberis C. Gerber
Event Generators (S. Protopopescu)
Fwd Muon (D. Denisov)
Luminosity M. Begel H. Schellman
Data Tiers (S. Protopopescu)
D0gstar S. Kunori
WZ G. Steinbrueck M. Verzocchi
Solenoid R. Smith
Jet Energy Scale A. Goussiou I. Iashvili
Calibration/ Alignment G. Gutierrez T. Yasuda
D0sim program (Q. Li, S. Protopopescu)
Fwd. Proton S. Novaes M. Souza
Triggermeisters T. Diehl, E. Gallas, T.Toole
Fast simulation S. Eno
Level 3 filtering T. Wyatt D. Claes
Trigger Simulation D. ONeil, S.Protopopescu
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Software Algorithms H. Melanson L. Duflot (Deputy)
? 2003-2004
Algorithms Groups
Projects
Executables
Data Monitoring T. Diehl Michiel Sanders (Deputy)
Level 3 filtering D. Claes R. Jesik
SMT / CFT Global Tracking Vertexing
Tracking M. Hildreth F. Rizatdinova
CAL / CPS / FPS Electron / g ID t ID JET / MET
ID Jet Energy Scale
Reconstruction S. Choi
Calorimetry U. Bassler G. Bernardi
Integration together with physics groups
Simulation S. Eno S. Muanza
Generators D0GSTAR D0SIM PMCS
Muon M. Mulders S. Soldner-Rembold
PDT / MDT / MSC / AF m ID
Trigger simulation D. ONeil A. Bellavance
Alignment / Calibration TBD T. Yasuda
Event display (L. Duflot)
Integration with Trigger subsystem
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Infrastructure pour la calibration

• PROCEDURE DE CALIBRATION 2-3 fois/semaine
• détermination des pedestaux ?ped?, ?
• détermination des constantes de calibration
  gain1, gain8

après validation

• ONLINE DATABASE
• constants ordonnées par crate, card, channel

• OFFLINE DATABASE
• format optimisé pour la reconstruction

copy

• L3
• golden sample

• RECONSTRUCTION
• 0-suppression
• intercalibration des canaux et des gains
• constantes mises à jour

• BLS
• 0-suppression
• constantes mises à jour

• TRIGGER
• pas de calibration

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Selection des Runs basée sur ETmiss
(ETmiss-x, -y, valeur moyenne et RMS)
Pre-shutdown one entry/run RMS-MET-x
ltMET-xgt RMS-MET-y ltMET-ygt
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0-suppression ETmiss et ?ET
ajustement pour des événement biais minimum du
ratio ETmiss/?ET C N x ?ET S x ? ?ET
1.5?
2.0?
Linear Fit ?2 11.8/10 Function ?2 11.7/9
Linear Fit ?2 11.3/8 Function ?2 11.3/7

• à 1.5? et 2.0? la contribution du bruit est
  dominante
• à 2.5? le signal enregistré dans les événements
  biais minimum est visible

2.5?
1.5?
2.0?
2.5?
Linear Fit ?2 17.8/6 Function ?2 8.8/7
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Influence du bruit sur les Jets

• étude de la contribution des faux jets pour
  différents algorithmes de suppression de bruit
• estimateur utilisé f90 fraction du nombre de
  tours (0.1?0.1) produisant 90 du ETjet /nombre
  total des tours

• Influence importante des cellules à haut bruit
• (calorimètre hadronique extérieur)
• peu deffet dû aux cellules négatives

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Algorithme T42
description technique http//www-d0.fnal.gov/vlim
ant/noise-suppdescr/Description.html
But Ameliorer le rapport signal sur bruit du
calorimetre, en supprimant les cellules denergie
negatives et les cellules isolees ayant une
faible energie
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Efficacité de Reconstruction des Jets
Method match particle jets to calorimeter jets
with ?R? 0.5 reco efficiency pT particle jets
found in calo / pT all particle jets

• ? Efficacite un peu plus basse avec t42 et pTjet
  ? 8 GeV.
• On recupere largement linefficacite en baissant
  le seuil a 6 GeV
• T42 marche aussi a basse energie

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La physique du Top et du Higgs au Run II

• Premières mesures pour le
• Run II sur le Top
• Section efficace de production ttbar à une
  énergie plus élevée masse du Top avec une
  statistique plus importante
• U. Bassler, thèse de J.R. Vlimant ? 2005
• Recherche de production électrofaible du Top
• B. Andrieu, thèse de E. Busato ? 2005
• Recherche du boson de Higgs
• Canal WH ? l ? b bbar
• difficile avec 2 fb-1, Run IIb?
• mesure sec.eff. W b bbar
• G.Bernardi, S. Trincaz-Duvoid,
  thèse de S. Beauceron ?2004

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La Physique du Top
Programme tres riche. A la fois axe sur le SM
et sur la physique au dela du SM.

• Production par int. forte (ttbar)
• Dilepton (e,m) BR5
• Lepton (e,m) jets BR30
• All jets BR44
• thadX BR21
• ou par int. faible (single top)

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Etiquetage des jets de b a grand pT

• Soft Lepton Tag
• ? On utilise les desintegration
  semi-leptonique des b
• Leptons ayant un pT plus faible que ceux des W/Z
  
• Ils sont moins isoles

• Silicon Vertex Tag
• ? Signature vertex deplace
• Long temps de vie des hadrons b (c? 450 ?m)
  boost ? ils volent sur 3mm avant de se
  desintegrer en produisant plusieurs traces
• Impact Parameter Tag
• ? Signature statistique

• Le b-tagging est bien etabli au Tevatron
• crucial pour la decouverte du top au RunI
• essentiel pour la physique du Run II

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mjets evenement avec 2 b-tags
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Run II Section efficaces t - t bar
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Section Efficace en fct de ?s
NNLL
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Single Top

• Section efficace a peu pres ½ de ttbar
• meme signature que le Higgs SM en production
  associee
• W2 jets
• Les evts single top ont moins dobjets dans
  letat final
• bruit de fond plus important

W-g channel
(LHC 244 pb)
(LHC 10 pb)
s-channel W
CDF stlt17.5pb _at_95 C.L. D0 en cours ?
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Higgs
Search strategies are a function of Decay Channel
and Production Channel
Excluded
MHGeV
Low Mass Higgs Searches
High Mass Higgs Searches
ZH, WH
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W
Alpgen WjjWjjj MC
Pythia MC
In the inclusive sample, pythia MC agrees with
data but going to the W? 2 jets sample, a
disagreement in amplitude is visible. Alpgen
describes well shape and amplitude of the W
transverse mass with a least 2 jets.
Pythia MC
Pythia MC
Normalization to the luminosity
W ? 2 Jets
W ? 0 Jets
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En route vers le Higgs
-

• Section efficace W(en)bb 117 pb-1
• Bruit de fond important pour le single top et le
  Higgs
• benchmark pour les performances du detecteur
• 92 evts avec un b etiqueté par parametre
  dimpact (89.5 attendus)
• Recherche devts avec double etiquetage de jets
  de b
• 3 evts observed, 5.5 1.6 evts background
• s(Wbb) lt 33.4 pb _at_ 95 CL

double IP tag event
1 tag
2 tags
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Luminosité attendue jusqua fin 2009
Management de Fermilab DOE priorité au
Tevatron
Stretch
De 4 à 9 fb-1 sept. 2009
Base
hypothèse moyenne du stretch 5fb-1 en
2008 contient le shutdown (pour la machine). Les
upgrades du ?vertex sont supprimes (decision de
la semaine derniere)
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Projections pour le Higgs

• Nouvelle etude CDF DØ
• Resultats semblables voire meilleurs que ceux de
  letude initiale, avec une simulation plus
  detaillee.
• Notre comprehension va aller en sameliorant

Statistical power onlySystematics not included
5s discovery 3s evidence 95 CL exclusion
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Perspectives a 3 ans (2 fb-1)

• Programme extremement riche avec laugmentation
  en cours de la luminosite Electrofaible, Top,
  Higgs, New phenomena. Quelques exemples relies
  aux theses en cours
• Masse du Top Parametre fondamental du SM
• ? ttH coupling
• ? corrections radiatives
• DMh/Mh ? 35 au RunII
• Higgs
• Mesure de la section efficace Wbb
• Mesure de la section eff. Single Top
• Exclusion ou confirmation du Higgs
• a 115 GeV

CDF/D0 2 fb-1goal!
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Étapes du programme de Physique du Run II ? 2006
300 pb-1 2004

• Mesure de la section eff. de production du Top à
  2 TeV (avec b-tagging)
• Amélioration de la précision sur la masse du Top
  (? 4-5 GeV )
• Recherche de SUSY au delà du Run I (lumi et
  effet de seuil 30-40)
• Recherche du SUSY Higgs _at_ grand tan ß
• Mesure de la section efficace W bb

Thèse S. Beauceron
1 - 2 fb-1 2005-2006
Mesure de la masse du Top 3 GeV et de la
masse du W 25 MeV Première observation de la
production électrofaible du Top (et x-sec)
Exclusion directe de mHiggs 115 GeV Avancées
dans les recherches de SUSY et SUSY Higgs
Recherche des dimensions supplémentaires à l
échelle de 2 TeV
Thèses E. Busato, J-R. Vlimant
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Étapes du programme de Physique du Run II ? 2008
3-5 fb-1 2007-2008
Observation possible (3?) du Higgs SM _at_ mHiggs
115 GeV Sinon exclusion du Higgs Standard
entre 115 et 130 GeV et entre 155 et 170 GeV
Exclusion quasi totale du Higgs SUSY (!) Tests
poussés des modèles supersymétriques minimaux
Mesures améliorées de mTop et mW ? contrainte
indirecte forte sur mHiggs Séparation voie s et
voie t dans le single Top, compétitif avec le LHC
Habilitation S. Trincaz-Duvoid 2 thèses
nouvelle génération
LHC ?
10 fb-1 2009 - 2010
Observation possible (5?) du Higgs SM _at_ mH
115 GeV Observation possible (3?) du Higgs SM _at_
mH 120-135, 150-175 GeV Précision maximale au
Tevatron pour le Top, le W et la physique du B
Si non observation Exclusion à 95 CL du Higgs
entre 115 et 180 GeV Recherches extensives en
supersymétrie
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Conclusions

• Les 3 années à venir vont permettre des avancées
  significatives sur le programme de physique
  engagé actuellement au laboratoire (Top et Higgs)
  et dans les autres domaines également (b, QCD,
  EW, Susy).
• Les thèses en cours devant toutes être terminées
  en 2005, une deuxième série de thèses sera lancée
  pour exploiter pleinement les données accumulées
  correspondant à cette luminosité, thèses qui se
  termineront autour de 2008.
• Au delà de 2008, l'intensité de la participation
  du groupe à D0 dépendra des résultats obtenus,
  des performances du Tevatron et du calendrier du
  LHC.
• Le groupe a tres grand besoin dun renfort
  CNRS. Ainsi le laboratoire pourra exploiter
  pleinement le potentiel de physique du Tevatron
  et profiter de la formation unique des thesards
  sur la physique pp