ATLAS実験における　　レベル2ミューオントリガーの性能評価

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こうしろういしなみ
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1 ATLAS 実験におけるレベル 2 ミューオントリガーの性能評価所属 : 東大理高エ研 A 神戸大自然 B CERN C 道前武徳宿克夫 A 長野邦浩 A 小曽根健嗣 A 石川明正 B 大町千尋 B 蔵重久弥 B 河野能知 C Atlas-Japan HLTグループ 2008 年 9 月 23 日日本物理学会秋季大会

2 Level2 MuonTrigger System Level1 ~75[kHz] 2.5[μsec] Level2 L2MuSA ~1[kHz],10[msec] L2MuComb Event Filter ~100[Hz] 1[sec] Level1 Hardware Trigger Level2 LVL1の結果をSoftwareのTrigger にかける L2MuSA(L2MuStandAlone):Muon System (Wire Chamber RPC Drift Tube CSC) 単体で muon の Pt を再構成しある threshold 以上の Pt の muon を選別 L2MuComb:L2muSA で求めた muon と Inner Detector の track とのマッチングを行い muon を選別今回は L2MuSA にしぼってお話しします

3 検出器 Trigger Chamber η=1.05 Outer Middle Inner Trigger Chamber Barrel 部分 EndCap 部分 Inner Middle Outer LVL1- MiddleとOuterのRPC(Middle-2 層 Outer-1 層 ) を使用 LVL2- Inner, Middle, OuterのDrift Tubeを使用 LVL1- Middle の Wire Chamber(3 層 ) 使用 ( 位置分解能 ~1cm) LVL2- Inner, Middle, Outer の Drift Tube を使用 ( 位置分解能 ~100μm)

4 Pt[GeV/c] L2MuSA Algorithm Barrel Barrel 部分 : 1.Trigger Chamber を使ってトラックのパターンレコグニション 2.Drift Tube の Drift Time を使ってそれぞれの Layer(Inner Middle Outer) でトラックセグメントを Fit する 3. 全体を円で Fit して曲率半径 R を求める 4.Look-UpTable(LUT) を用いて Pt を再構成 Pt = ar + b で計算 (a b は領域ごとに違う LUT( 磁場が違うので )) Outer Middle 磁場 B Inner きれいな直線になる後で説明 R[mm]

5 L2MuSA Algorithm EndCap EndCap 部分 : 1.Trigger Chamber を使ってトラックのパターンレコグニション 2.Drift Tube の Drift Time を使って Middle でトラックフィットし Middle-Outer の直線の傾きを求めるこのとき Outer の Hit があるようなら Outer の Hit も使って Middle-Outer の傾きを求める 3. 仮想 Vertex(0,0) と Middle を結ぶ直線と Middle-Outer を結んだ直線のなす角を求める 4.α を用いて Pt を再構成 1/Pt = Aα + B で Pt を計算 (A B は領域ごとに違う (LUT)) 長所 LVL1 で使用する Middle のみを使っても出すことができる磁場 B Vertex(0,0) を仮定 α Inner Middle Outer

6 Pt Resolution と Bias Pt( rec) Pt0 Pt( rec) 黒 :EC Positive 赤 :EC Negative 黒点 :BR Positive 赤点 :BR NEgative EndCap 部分の LUT は 6GeV と 40GeV を使ってチューニングされたため Pt Resolution 0 からの Mean のずれを Pt ごとに plot 0.12 Pt[GeV/c] Pt[GeV/c]

7 Z-vertex[mm] α の短所 α を使用する上での短所角度を使用しているため 1/Pt との関係が厳密には一次式でない ( 前ページ Pt Bias 参照 ) Vertex(0,0) を仮定しているため Vertex の位置によって Pt の値が変わってきてしまう 9GeV Sample z-vertex の拡がり Z-Vertex と α の関係 z[mm] α 他に何か良い値はないか?

8 β β:inner で求めた傾きと Middle-Outer を結ぶ直線の傾きの差 (ATLAS ではすでに考えられている ) 長所仮想 Vertex を使わない磁場 B 短所 Inner の Hit が必要になってくる Inner Station 単体で傾きを決める時いくつかのトラックの候補ができてしまう事がある Inner Middle Outer β Layer 内でトラックを決めるといくつかのトラック候補ができてしまう β 分布のテールを作ってしまう可能性??

9 Sagitta(Original) Inner Middle Outer での Hit をそれぞれ A B C とする直線 AB とその中点を D とする D を通る垂線と BC の交わる点を E とする Sagitta = DE 長所 Vertex を使わないそれぞれの Layer の傾きではなく点を使うためトラックの引き間違いによるエラーを少なくできる可能性がある短所 Inner Middle Outer のそれぞれでの Hit が必要 ( 構造上カバーできない場所がある ) C B A D E Z Inner Middle Outer α β Sagitta の場合について single muon の sample を使い性能を比較していく

Phi Phi 注意 3Layer で Hit がある領域 3Layer で Hit がない領域 1.45 1.

10 Phi Phi 注意 3Layer で Hit がある領域 3Layer で Hit がない領域 Inner Layer における磁場 Large [T] Eta Eta 3Layer で Hit がある領域のみについて考える 1.45 η 1.95 の領域では 3Station に Hit があるイベントは全体の 95% ほど磁場の不均一性 Small 最終的には η φ で細かく区切って LUT を使用今回は η 方向は 0.05 ずつの Bin に区切って比較 φ 方向は Chamber の構造に合わせて 2 つの bin に区切って比較

11 Resolution 9GeV Sagitta 分布 (η:1.8~1.85) σ Resolution として σ/mean をプロットして比較黒 :α 使用時赤 :β 使用時青 :Sagitta 使用時 mean Small Chamber η:1.8~1.85 β Sagitta 使用時は α 使用時と同等またはより良くなっている Large Chamber Pt[GeV/c] Pt[GeV/c]

12 1/Pt[/GeV/c] 1/Pt グラフの曲り 9GeV と 75GeV の点を結びその直線と実際の値との差をその時の Pt の Mean で割る Pt ごとに Plot 黒 :α 使用時赤 :β 使用時青 :Sagitta 使用時 Pt=9GeV Δα Pt=75GeV α Small η:1.8~1.85 Large Pt[GeV/c] Pt[GeV/c]

13 Vertex との相関 Small η:1.8~1.85 Large Z-vertex と α の correlation α vs Z-Vertex[mm] 横軸 :mean±3σ の範囲で Plot 縦軸 : 固定 -300~300[mm] β vs Z-Vertex[mm] α のような vertex との correrlation は見られない Sagitta vs Z-Vertex[mm]

14 分布時のテール η:1.8~1.85 9GeV Sample 黒 :α 使用時赤 :β 使用時青 :Sagitta 使用時 α 分布 β 分布 Sagitta 分布 3Sigma より外に分布してしまうものの割合を Pt ごとにプロットしてみる Small Chamber η:1.8~1.85 Large Chamber Pt[GeV/c] Pt[GeV/c]

15 まとめ L2MuSA アルゴリム Endcap α 使用 1/Ptとαの関係 : 領域によっては曲線になってしまう Vertexによるbias Vertex に依らない値を考える β Sagitta Single Muon Sample を使って比較 β Sagitta 曲線になってしまうのは α より良くなることはなかった Vertex には依らない α と同等またはそれよりも良い Resolution が得られるただしテールができてしまう Inner と Middle の Hit が必要曲線になってしまうのは α より良くなることはなかった Vertex に依らない α と同等又はそれよりも良い Resolution が得られる β ほどテールをひかない Inner Middle Outer の Hit が必要 Vertex に依らないので Decay-in-Flight の muon や Multiple Scattering の muon も区別できる可能性あり? それらの muon による Rate をおさえられるか?

16 Back Up

17 σ/mean small 黒 :α 赤 :β 緑 :Sagitta large

18 Out Of 3 Sigma small 黒 :α 赤 :β 緑 :Sagitta large

19 曲り small 黒 :α 赤 :β 緑 :Sagitta large

20 number of super-point == 3 number of super-point!= 3 この領域のみで議論 (1.45 η 1.95) 上の領域で Spoint!=3 の Rate

21 分布時のテール β トラックの引き間違えによるテールの懸念 3Sigma より外に分布してしまうものの割合をプロットしてみる Small Chamber η:1.8~1.85 Large Chamber 黒 :α 使用時赤 :β 使用時青 :Sagitta 使用時 Pt[GeV/c] Pt[GeV/c] β が 3sigma より大きくなったものが Sagitta ではどうなるか黒 :β<3sigma 赤 :β>3sigma 青 :Sagitta Gaussian Fit Sagitta 計算にすれば β のテールを取り除ける!? β

22 注意 Inner Layerにおける磁場 Small Large [T] EndCap 部分の Dirft Chamber には Small Chamber と Large Chamber というものがあり交互に配置されている磁場が異なる Small と Large の領域で分けて考える必要がある 3Layer で Hit がないとき 3Layer で Hit があるとき

23 Resolution Eta:1.45~1.95

京都 ATLAS meeting 田代 Thursday, July 11, 13 1

京都 ATLAS meeting 田代 Thursday, July 11, 13 1 京都 ATLAS meeting 3.7. 田代削減先週のスライドより EI/FI と NSW を用いたの削減について after EI/FI cut after NSW cut -3 - - 3 trigger 数 : 5664 EI/FI cut 38 % 349965 NSW cut 6 % 3398 4 8 6 (offline pt> GeV) after EI/FI cut after

ATLAS実験における レベル2ミューオントリガーの性能評価

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