Ditau-Rekonstruktion in geboosteten Topologien. David Kirchmeier TU Dresden
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- Swen Eberhardt
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1 Ditau-Rekonstruktion in geboosteten Topologien David Kirchmeier TU Dresden!
2 Einleitung!! SUCHE NACH SCHWEREN HIGGSBOSONEN
3 Suche nach schweren Higgsbosonen Suche nach weiteren Higgsbosonen, neben dem entdeckten Higgsboson! HDM: 5 Higgsbosonen: neutrale h,h,a und geladene H ±! Zerfälle in Tau-Leptonen sind vielversprechende Kanäle mit relativ hohem Verzweigungsverhältnis!..4! David Kirchmeier!!
4 Warum eine Ditau-Rekonstruktion?! MOTIVATION
5 Motivation Run II mit höheren Schwerpunktsenergien: höhere Massen zugänglich, stark geboostete Tau-Topologien häufiger! Bis zu welchen Energien können mit den bisherigen Verfahren Taus effizient rekonstruiert und identifiziert werden?!..4! David Kirchmeier! 5!
6 A/H! Zh/hh/...! + X Zerfälle mit Higgsboson h(5) als Zwischenprodukt! Testkanal: CP-ungerades schweres Higgsboson A Z h ll + ττ" MC-Generator: Pythia, m A = TeV, TeV! l Z l A h τ τ..4! David Kirchmeier! 6!
7 Suche nach einzelnen Tau-Leptonen! TAU-REKONSTRUKTION
8 Zerfälle von Tau-Leptonen m τ =.776 GeV! τ = 5 s! leptonisch: e ν e ν τ oder μ ν μ ν τ! hadronisch: π ν τ + nπ (prong) oder π π + π ν τ + nπ ( prong)! hadronische Taus mit schmalerer Signatur als QCD-Jets!..4! David Kirchmeier! 8!
9 Tau-Rekonstruktion und Identifikation Zellen Cluster Jets Tau-Kandidaten Taus ! David Kirchmeier! 9!
10 Tau-Rekonstruktion und Identifikation Zellen Cluster Jets Tau-Kandidaten Taus LC-Topo-Clustering topologisches Clustering: gruppiert benachbarte Zellen, je nach Abstand und Energie! mit lokaler Energiekalibrierung und Korrekturen!..4! David Kirchmeier!!
11 Tau-Rekonstruktion und Identifikation Zellen Cluster Jets Tau-Kandidaten Taus Anti-Kt-4-Algorithmus berechnet relative Abstände zwischen Clusterpaaren d ij und zur Beamachse d ib! d ij =min(k ti,k tj ) d ib = k ti gruppiert zu neuem Cluster oder fasst zu einem Jet zusammen! Jets sind annähernd kreisförmig mit Radius R =.4!..4! David Kirchmeier!! ij R
12 Tau-Rekonstruktion und Identifikation Zellen Cluster Jets Tau-Kandidaten Taus Tau-Rekonstruktion Korrektur von Vertex, der Tau-Achse und des Impulses! Track-Assoziation innerhalb eines core cone mit R =,! Unterteilung in prong / prong! Berechnung von Variablen zur späteren Untergrunddiskriminierung!..4! David Kirchmeier!!
13 Tau-Rekonstruktion und Identifikation Zellen Cluster Jets Tau-Kandidaten Taus Tau-Identifikation multivariate Methoden zur Unterscheidung vom Untergrund! z.b. Boosted Decision Trees"..4! David Kirchmeier!!
14 Boosted Decision Trees S/B / Reihe von Cuts auf Identifikationsvariablen! S/B 5/9 CUT S/B 5/ nach Durchlauf eines Entscheidungsbaums: Neuwichtung der Ereignisse! S/B /7 CUT S/B 4/ nächster Entscheidungsbaum zur Korrektur fehlklassifizierter Ereignisse! Ausgabe von BDT-Score!..4! David Kirchmeier! 4!
15 Tau-Rekonstruktion Pythia: A Z h mit m A = GeV! τ τ reconstruction efficiency reconstruction efficiency ττ events higgs p T = GeV GeV higgs p = GeV T higgs p higgs p T T R R..4! David Kirchmeier! 5!
16 Tau-Rekonstruktion Pythia: A Z h mit m A = GeV! τ τ reconstruction efficiency reconstruction efficiency ττ events higgs p T = GeV GeV higgs p = GeV T higgs p higgs p T T R R..4! David Kirchmeier! 6!
17 Tau-Rekonstruktion R.4 R <.4 τ τ reconstruction efficiency reconstruction efficiency ττ R R stark geboostete Taus werden nur als ein Tau- Kandidat rekonstruiert! Begrenzung durch Anti- Kt-4 Jet-Algorithmus!..4! David Kirchmeier! 7!
18 Tau-Rekonstruktion R.4 R <.4 τ τ reconstruction efficiency reconstruction efficiency ττ R.4 R stark geboostete Taus werden nur als ein Tau- Kandidat rekonstruiert! Begrenzung durch Anti- Kt-4 Jet-Algorithmus!..4! David Kirchmeier! 8!
19 Suche nach zwei Tau-Leptonen! DITAU-REKONSTRUKTION
20 Ditau-Rekonstruktion und Identifikation Zellen Cluster Jets Ditau-Kandidaten Ditau ! David Kirchmeier!!
21 Ditau-Rekonstruktion und Identifikation Zellen Cluster Jets Ditau-Kandidaten Ditau Anti-Kt-8-Algorithmus Anti-Kt-8-Jets als Grundlage für Ditau-Topologien!..4! David Kirchmeier!!
22 Ditau-Rekonstruktion und Identifikation Zellen Cluster Jets Ditau-Kandidaten Ditau Ditau-Rekonstruktion Suche nach Anti-Kt--Subjets! Definiere inner cone R. und outer cone.< R. in Subjets und Isolations-Region um die Subjets! Track- und Sekundärvertex-Assoziation! Berechnung von Variablen für Ditau-ID! Anti-Kt-8-Jet Isolations-Region outer cone inner cone..4! David Kirchmeier!!
23 Ditau-Rekonstruktion und Identifikation Zellen Cluster Jets Ditau-Kandidaten Ditau Ditau-Identifikation Unterscheidung von Ditaus und QCD-Untergrund mit Boosted Decision Tree!..4! David Kirchmeier!!
24 Ditau-Rekonstruktion - - truth tau cells ditau candidates anti-kt- subjets Suche nach Anti-Kt-8-Jets mit mind. Anti-Kt--Subjets mind. Subjets haben je mind. Track im inner cone Z ll Untergrund mit ähnlicher Signatur geringe QCD-Unterdrückung truth tau cells ditau candidates anti-kt- subjets truth tau cells ditau candidates anti-kt- subjets ! David Kirchmeier! 4!
25 Ditau-Rekonstruktion - - truth tau cells ditau candidates anti-kt- subjets Suche nach Anti-Kt-8-Jets mit mind. Anti-Kt--Subjets mind. Subjets haben je mind. Track im inner cone Z ll Untergrund mit ähnlicher Signatur geringe QCD-Unterdrückung truth tau cells ditau candidates anti-kt- subjets truth tau cells ditau candidates anti-kt- subjets ! David Kirchmeier! 5!
26 Ditau-Rekonstruktion - - truth tau cells ditau candidates anti-kt- subjets Suche nach Anti-Kt-8-Jets mit mind. Anti-Kt--Subjets mind. Subjets haben je mind. Track im inner cone Z ll Untergrund mit ähnlicher Signatur geringe QCD-Unterdrückung truth tau cells ditau candidates anti-kt- subjets truth tau cells ditau candidates anti-kt- subjets ! David Kirchmeier! 6!
27 Ditau-Rekonstruktion ditau-rec: tau-rec: reconstruction efficiency ditau (truth match dr<.4) reconstruction efficiency ττ reconstruction efficiency ditau p ditau (truth match dr<.4) ditau p T T ττ reconstruction efficiency p T higgs p T R R R R..4! David Kirchmeier! 7!
28 Ditau-Rekonstruktion ditau-rec: tau-rec: reconstruction efficiency ditau (truth match dr<.4) reconstruction efficiency ττ reconstruction efficiency ditau p ditau (truth match dr<.4) ditau p T T ττ reconstruction efficiency p T higgs p T R R R R..4! David Kirchmeier! 8!
29 Ditau-Rekonstruktion ditau-rec: tau-rec: reconstruction efficiency ditau (truth match dr<.4) reconstruction efficiency ττ reconstruction efficiency ditau p ditau (truth match dr<.4) ditau p T T ττ reconstruction efficiency p T higgs p T R R R R..4! David Kirchmeier! 9!
30 Suche nach ID-Variablen p T ( leading subjets) p T (anti-kt-8-jet) p T (subleading subjet) p T (leading subjet) MC boosted ditau Jet Data f_leadsubleadpt_jetpt MC boosted ditau Jet Data f_subleadpt_leadpt 8/7/4! David Kirchmeier (TU Dresden)!!
31 Suche nach ID-Variablen n(subjets) n(tracks).7 MC boosted ditau Jet Data n_subjets.5 MC boosted ditau Jet Data n_tracks 8/7/4! David Kirchmeier (TU Dresden)!!
32 Korrelation n_tracks_in_outer_sub ditau_pt f_leadtrack tau_sublead_pt.8.6 n_tracks_in_inner_lead n_tracks f_subleadpt_leadpt f_leadsubleadpt_jetpt n_tracks_in_outer_lead tau_lead_pt n_tracks_in_inner_sub n_subjets n_tracks_in_outer_sub ditau_pt f_leadtrack tau_sublead_pt n_tracks_in_inner_lead n_tracks f_subleadpt_leadpt f_leadsubleadpt_jetpt n_tracks_in_outer_lead tau_lead_pt n_tracks_in_inner_sub n_subjets /7/4! David Kirchmeier (TU Dresden)!!
33 Implementierung ATHENA-Paket analog zur Tau-Rekonstruktion! Release 9 xaods als Input! C++, Python! Zusammenarbeit mit Tau-Performance-Gruppe! Interesse von Analyse-Teams ( A Z h ττ + ll, H h h ττ + bb )!..4! David Kirchmeier!!
34 ZUSAMMENFASSUNG AUSBLICK
35 Zusammenfassung und Ausblick Ditau-Rekonstruktion als Ergänzung zur bisherigen Tau- Rekonstruktion! Einsatzmöglichkeit im Bereich hoher Impulse bzw. kleiner Winkelabstände R! weitere Performance-Verbesserungen für die Rekonstruktion sind geplant! Suche nach weiteren geeigneten ID-Variablen! Training eines Boosted Decision Trees zur Ditau- Identifikation!..4! David Kirchmeier! 5!
36 VIELEN DANK FÜR DIE AUFMERKSAMKEIT
37 QUELLEN
38 Quellen The ATLAS collaboration, Identification of Hadronic Decays of Tau Leptons in Data with the ATLAS Detector, ATLAS-CONF--64, ! The ATLAS collaboration, Identification of the Hadronic Decays of Tau Leptons in Data with the ATLAS Detector, ATLAS-CONF--64, record/5689! W. Lampl et al., Calorimeter Clustering Algorithms: Description and Performance, ATL-LARG-PUB-8-, M. Cacciari, G. P. Salam, G. Soyez, The anti-k_t jet clustering algorithm, arxiv.org/abs/8.89! A. Djouadi, The Anatomy of Electro-Weak Symmetry Breaking. II: The Higgs bosons in the Minimal Supersymmetric Model, Phys.Rept.459:-4,8, abs/hep-ph/57!..4! David Kirchmeier! 8!
39 BACKUP
40 Ditau-Rekonstruktion Rekonstruktion einzelner Taus reconstruction efficiency tau (truth match dr<.) reconstruction efficiency tau (truth match dr<.) tau p T R..4! David Kirchmeier! 4!
41 Suche nach ID-Variablen p T (ditau) p T (leading) p T (subleading) MC boosted ditau Jet Data ditau_pt MC boosted ditau Jet Data tau_lead_pt MC boosted ditau Jet Data tau_sublead_pt 8/7/4! David Kirchmeier (TU Dresden)! 4!
42 Suche nach ID-Variablen n(tracks) in inner cone of leading subjet MC boosted ditau Jet Data n_tracks_in_inner_lead n(tracks) in outer cone of leading subjet.45 MC boosted ditau n(tracks) in inner cone of subleading subjet Jet Data n_tracks_in_inner_sub n(tracks) in outer cone of subleading subjet outer cone R =. inner cone R = MC boosted ditau Jet Data MC boosted ditau.7 Jet Data n_tracks_in_outer_lead n_tracks_in_outer_sub 4!
43 Suche nach ID-Variablen p T (leading track) p T (ditau).8 MC boosted ditau.6 Jet Data f_leadtrack..4! David Kirchmeier! 4!
44 ..4! David Kirchmeier! 44!
45
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