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
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
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)
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]
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
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]
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?
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??
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 1.95 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
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]
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]
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]
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]
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?
Back Up
σ/mean small 黒 :α 赤 :β 緑 :Sagitta large
Out Of 3 Sigma small 黒 :α 赤 :β 緑 :Sagitta large
曲り small 黒 :α 赤 :β 緑 :Sagitta large
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
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
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
Resolution Eta:1.45~1.95