L'chelle relative d'nergie des jets et un peu plus

1
L'échelle relative d'énergie des jets et un peu
plus

• Nikola Makovec
• Jean-François Grivaz
• Réunion D0 France
• Lundi 7 Novembre 2005

2
Motivation

• Un des facteurs limitant les analyses de physique
  contenant des jets dans l'état final (top,
  jetsMET,..) 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.

• Exemple
• recherche de leptoquarks le canal qq??
• Principales incertitudes systématiques
• ? Erreur sur lefficacité du signal 5
• ? Erreur sur la luminosité
  6.5
• Erreurs associées à la JES 10
• Exclusion dun domaine en masse pour les LQ
• 85 lt MLQ lt 109 GeV/c2 95 (CL)

A. Zabi et al.
3
Lots de données
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 ? jet Générées en
bin de pT_hat ? Normalisation des différents
lots Les jets ne sont pas smearés
Reconstruction p14 avec T42 Fixing
PASS-2 TMB-trees d0correct v8 Jet Energy Scale
JetCorr v05.03.00 La nouvelle EM-scale fournit
par Jan est utilisée (p17 hacked for p14)
4
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 0 EMFraction ? 0.95 HMx7 ?
10 Prob (?spatial2) ? 0.01 Track isolation
pT ? Trigger dependent cut (data)
Purposedly very tight cuts to get a clean ?jet
sample
5
Sélections (2)
Jet selection Good JCCB jets (Rcone 0.5) with
standard criteria
0.5lt EMf lt 0.95 CHf lt 0.4 L1 confirmation
No bad jets allowed One and only one good
jet Restricted to ?det ? 2.5
Event selection
The only photon and the only jet must be
back-to-back in ?
?f fphoton - fjet ? 3.0
6
Méthode

• 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
• lt?Sgt est calculé à la fois pour les données
  réelles et simulées pour une valeur de pT?.
• La différence de lt?Sgt entre les données réelles
  et simulées donne la relative J.E.S

Distribution de ?S pour les datas (même type de
comportement pour le MC)
DATA
7
Un peu plus d'information

• Plus d'information est disponible dans les
  distributions de ?S 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 ?S pour le MC
MC
MC
8
Nouvelles motivations

• A partir des distributions de ?S 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

9
Turn-ons

MC
data

• Les turn-ons sont relativement similaires
• entre les différents bins de pT?
• (Dans la suite, les paramètres des turn-ons
  seront fixés.)
• entre data et MC
• Le plateau est atteint à 15 GeV

10
Efficacité de reconstruction de jets

• Il est possible de déterminer l'efficacité de
  reconstruction de jets en fonction du pT du
  photon
• Seulement la dépendance en pT? peut être
  déterminée
• Les résultats obtenus par la "méthode ?S" sont
  consistants avec les résultats obtenus de façon
• indépendante en normalisant le nombre de calo
  jets pour une valeur de pT? par le nombre de
  track jets.
• Cette autre méthode permet de connaître la
  valeur asymptotique de l'efficacité

CC
CC
11
Résolution

• 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.

CC
12
L'échelle relative d'énergie des jets

• La valeur moyenne des gaussiennes donne des
  informations sur l'échelle d'énergie des jets.
• La différence de lt?Sgt 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)

CC
CC
13
Méthode de corrections

• 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 lt 15 GeV (data as well)
• (the jet reconstruction efficiency reaches the
  plateau for pT gt 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
  gammajet sample.
• Then, I will determine the remapping procedure.

14
Vérification
Après corrections
Avant corrections
15
Vérification (2)
??S en utilisant les moyennes des distributions
Avant corrections
Après corrections
CC
CC
16
Vérification (3)
Après corrections
CC
17
Vérification (4)
photon pTgt 25
Avant corrections
Après corrections
photon pTgt 50
18
Remapping

• 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.

19
Remapping (2)
??S en utilisant les moyennes des distributions
no remapping
QCD remapping

• - The effect of the remapping is fairly small.
• - The QCD-remapping is recommended.
• The variations can be taken as a systematic
• error.

uniform remapping
20
Et les événements Z?eejet ?
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
(emfgt0.95, isolt0.15, HM7lt12, chi2gt0.01, in
fiducial, au moins 1 dans CC) - fenêtre en
masse Mz-15 lt Mee lt Mz15 - jets même
sélection que gammajet - la coupure sur ?f
est relâchée à 2.8 - augmenter la
statistique - comparer ces
résultats avec les evts gammajet avec la même
coupure (il n'y aucune raison
que ceci biaise différemment les evts gammajet
et Zjet) ? 700 événements (1800 sans la
coupure sur ?f)
21
L'échelle relative d'énergie des jets
gammajet
Zjet
??S en utilisant les moyennes des distributions
(Zjet) - (gammajet)
Les résultats avec Zjet et ?jet sont différents
- pureté !? - em-scale !? Cette
différence sera prise en compte pour les erreurs
systématiques.
22
La résolution
gammajet
Zjet
(Zjet) - (gammajet)
Les résultats avec Zjet et ?jet sont différents
- pureté !? - em-scale !? Cette
différence sera prise en compte pour les erreurs
systématiques.
23
Erreurs systématiques
From the EM Scale EM-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 selection From possible remaining jet eta
dependences (jets in CC 0.3 / -0.7 )
24
Erreurs systématiques
Les différences observées entre les événements
photonjet et Zjet 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.
25
Erreurs systématiques
CC
40 GeV 2.5 -2.3
stat gammajet stat Zjet sys EM scale sys
tous sauf EM-scale sys Z/gamma diff ALL
26
Conclusion

• 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.

27
BACK UP
28
Eta dependent correction
These corrections are determined using photons
with pT ? 25 GeV
In each ? bin, the mean value of ?S is
calculated. Since it is not constant,
corrections are applied
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 gt 25 GeV
DATA
The same procedure is applied to the simulation
29
After correction (data)
50ltpTlt85
25ltpTlt50
Remaining pT dependence studied in systematics
The same procedure is applied to the simulation
85ltpT
30
Eta dependent correction (MC)
25ltpTlt50
50ltpTlt85
The function used for the fits is a polynomial
2 gaussians, with parameters which are functions
of pT (not automated)
pTgt110
85ltpTlt110
31
After correction (MC)
25ltpTlt50
50ltpTlt85
85ltpTlt110
pTgt110
32
Systematics isolation
??S(iso0.15) - ??S(iso0) 4
33
"Événements manquants"

• 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).

8 GeV sample 3 GeV sample
Avant corrections
Après corrections
34
Remapping
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)
65 lt jet pTlt70
70 lt photon pTlt75
35
Erreurs sur la résolution
CC
36
Conclusion

• 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.