Conseil Scientifique LPNHE D LPNHE Run IIa Run IIb

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Conseil Scientifique LPNHE DØ LPNHE Run IIa ?
Run IIb

• État du Tevatron et du détecteur D0
• Bref rappel des activités du groupe
• Bref rappel des objectifs en physique Top et
  Higgs
• Luminosités attendues au Run II
• Étapes de Physique du Run IIb
• Proposition de participation au Run IIb

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État du Tevatron

• depuis mars 2002
• augmentation ?3 de la luminosité
  instantanée11.8?1030 s-1cm-2?36.1?1030 s-1cm-2
• performance du Run I de 25?1030s-1cm-2
  dépassée le 26/7/2002

• Sequence 13 fixed Tev x 1.40
• New-new injection helix Tev x 1.15
• Shot lattice AA x 1.40
• Pbar emittance at injection Tev/Lines x 1.20
• Pbar coalescing improvement MI x 1.15
• améliorations supplémentaires
• Longitudinal dampers to stop ss blowup
• Tunes/coupling/chromaticities at
  150/ramp/LBOrbit smoothing
• Separators scan
• F11 vacuum

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État du détecteur DØ

• tout le détecteur est en place depuis juin 2002
• changement de lacquisition (L3) basée sur des
  composants Ethernet commercial
• qualification 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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État de la prise de données
prise de données depuis avril 2001
semaine du 30/12-5/1 efficacité 92

• les données sont utilisées pour les analyses de
  physique depuis linstallation complète du
  Central Fiber Tracker (CFT) en juin 2002
• lot de données pour les résultats des
  conférences dhiver 2003
• 75pb-1 202 M événements

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Résumé de la prise de données 2002
Month Delivered Del. Rate Recorded Efficiency
Events Offline (pb-1) (nb-1/h) (pb-1)
() (millions) (pb-1) ----- ---------
-------- --------- ---------- ----------
------- Jan 3.56 12 0.16 4.6 3.84
0.16 Feb 5.47 20 1.68 30.7 13.36
1.65 Mar 6.59 20 2.44 37.0 11.76
2.25 Apr 7.71 31 3.05 39.6 12.15
2.45 May 10.48 35 3.07 29.3 10.38
2.58 Jun 1.32 15 0.52 39.1 2.98
0.37 Jul 9.21 33 5.40 58.7 21.56
2.26 Aug 11.09 35 6.35 57.2 22.48
2.66 Sep 16.49 45 10.23 62.0 29.43
4.47 Oct 21.65 57 13.92 64.3 34.25
13.50 Nov 20.60 58 15.35 74.5 35.14
14.70 Dec 22.64 61 16.88 74.5 37.22
13.07 ----- --------- -------- ---------
---------- ---------- ------- 2002 136.81
38 79.05 57.8 234.55 60.07 Jan 03 8.88
60 7.05 79.4 1.91 3.20
? amélioration visible des performances de la
machine et de lefficacité de DØ
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Trigger/DAQ

• L1
• déclenchement sur linformation Cal Muon
• CTT qualification en cours
• L2
• utilise CAL, Muon, Global
• CTT PS, STT qualification en cours
• augmentation du taux début 03 avec les cartes
  bêta
• DAQ
• été 2002 installation de lacquisition L3 basée
  sur des éléments commerciaux (Ethernet/Single
  Board Computer/Cisko Switch)
• atteint le taux requis de 1 kHz

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Reconstruction données/MC

• Ferme PC FNAL
• 200 CPUs ?
• 20M évents/jour
• Offsite
• production Monte Carlo
• création des centres régionaux danalyse (RAC)

• CCin2p3 site de production MC
• volonté pour que Lyon devient un RAC

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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
• Commissionning
• Suivi du Calo
• Groupes ID
• Calo Task Force
• Jets/Missing ET
• EM-ID
• Groupes de Physique
• (SUSY)
• Top
• Higgs
• Calcul
• Lyon / Paris / FNAL

En bon accord avec les engagements pris en 1998
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Spokesmen G. Blazey J. Womersley
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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Le fonctionnement du détecteur DØ
total des shifts fournis par labo depuis avril
2001 LPNHE 192 25.0/p CPPM 184
19.2/p IReS 130 19.0/p ISNG 123
18.7/p LAL 190 12.4/p IPNL
59 7.8/p moyenne DØ 19.3/p
Fermilab Director M. Witherell Associate
Director for Research H. Montgomery
Particle Physics Division
Mechanical Department
Electrical Department
DØ Experiment Department
Spokesmen J. Blazey J. Womersley
personnes sur la masthead
Run Coordinator
Subdetectors Coordinators D0 France
(U.Bassler), Eric Kajfasz
3 capitaines de D0 France (U. Bassler, G.
Bernardi, C. Royon)
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Qualification du Calorimètre
La calibration électronique a été un des outils
importants pour la qualification de
lélectronique du calorimètre. Quelques résultats

• inversion des résistances dadaptation pleine
  échelle ADC/BLS
• comparaison des signaux de calibration après
  mise en forme et à la sortie ADC
• perte dun facteur 1.4 sur la pleine échelle

• non-linéarité des SCA à basse énergie
• comparaison de la réponse à la calibration
  gain1/8
• très bonne linéarité des pulseurs

• variation des pedestaux en fonction des cellules
  SCA
• études en cours pour les signaux de calibration

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Infrastructure pour la calibration

• finalisation prévue pour la fin du shutdown de
  février

• 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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Reconstruction ETmiss

• qualité des données du calorimètre basée sur la
  reconstruction de ETmiss, ses projections et sa
  largeur
• contribution à la détermination du seuil de
  0-suppression optimal
• implémentation dune 0-suppression 2/4-? en
  cours de développement
• détection des zones chaudes intermittentes
  identification des problèmes de timing sur
  certains cartes de BLS-contrôler

données avril-mai
changement de 0-suppression
données juin-juillet
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NADA suppression des cellules chaudes
Identification des dépositions d énergie
anormales dans le calorimètre
AIDA - Run I seulement les dépôts dénergie des
cellules isolée longitudinalement sont
considérés ? bonne efficacité (99) mais taux
élevé de mis identification!!
calorimètre
NADA - Run II le critère disolation tient
compte de toutes les cellules voisines ?
efficacité encore bonne (90) et faible taux de
mis identification (0) !! ? abaissement du seuil
dénergie possible taux de mis identification
encore faible (lt 1)

• Inclus dans la reconstruction de DØ depuis 2001
• D0-note 9/99-3687, D0-note 10/02-4039, D0-note
  12/02-4057

amélioration la reconstruction de ETmiss
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Identification des cellules chaude

• distribution de ?Etmiss? pour 1000 événements
• les cellules chaudes isolées trouvées par NADA
  peuvent être corrélées à des périodes de ETmiss
  importante
• NADA est également implémenté pour lutilisation
  de ETmiss au niveau L3

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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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Linfluence 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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Calibration électromagnétique

• échelle absolue établie à partir de Z?ee
• vérification de la linéarité avec des résonances
  à basse énergie (J/?, ?)
• comparaison tracking/calo par E/p

• calibration avec les événements W
• test de Kolmogorov sur les spectre de masse
  transverse
• continuation du travail de Sergey Burdin
• vérification des résultat en Z ? ee à plus haute
  statistique

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État du Calorimètre
ET on multijet data
Z ? ee utilise pour calibration e.m.
Three-jet event ETjet1 310GeV, ETjet2
240GeV ETjet3 110GeV, ET 8GeV
DØ Run 2 Preliminary
Present performance of ?(ET) from incl.
di-electrons with at least one track match
(mainly Z, Drell-Yan)
?(ET)7GeV
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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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Événements W/Z boson multijet

• Distribution de la multiplicité des jets

W ? e?jets
Z???-

• Physique du Top
• W?3jets, Z?2jets
• Physique du Higgs
• W/Z ? 2jets
• Nécessite un excellent étiquetage des b-jet
• reconstruction des vertex secondaires
• étiquetage par lepton mou

W? 2jets spectre de masse transverse
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Production de Single Top
1) 2)
3) 4) 1) et
2) Fusion W-parton Processus dominant
3) Production t W 4) Production t b en voie s
Important au Tevatron, difficile au LHC
Signal un ou deux b-jets énergétiques une
désintégration de W
(Au LHC 244 pb)
Canal W-g
(Au LHC 10 pb)
Voie s W
25
Contraintes indirectes sur le Higgs

• Mesures futures au Tevatron de la
• masse du W et du Top ( L /expérience)
• ?mW
• 2 fb-1 27 MeV
• 15 fb-1 15 MeV
• ?mt
• 2 fb-1 2.7 GeV
• 15 fb-1 1.3 GeV

Impact sur la masse du Higgs avec ?mW 20 MeV,
?mt 1 GeV, ?? 10-4, et les valeurs centrales
actuelles M. Grünewald et al., hep-ph/0111217
26
Potentiel de découverte du Higgs
Combinaison de tous les canaux
27
Perspectives Tevatron 2003
DoE Review, Oct'02 aggressive pursuit of pbar
intensity at low-beta, moderate on protons, about
same emittances
Projets gain en L Transverse dampers
15-20 octupoles as alternative Fix A1/P1 inj
lines 10-20 Open C0 aperture 10
Better focus at IPs 0-10 smaller b local
decoupling shorter bunchlength Beam-beam
tuneup gt 5 ? Tunes/coupling TEL smaller
dp/p shave in MI RF noise vacuum

• problème majeur interactions faisceau-faisceau
• mise en service du Recycleur 2ème moitié 2003

28
Luminosités attendues au Run II
29
Upgrade Run IIb

• Le détecteur actuel a été conçu pour 2fb-1 et 2
  ? 1032 cm-2 s-1
• Le but est daccumuler 10-15 fb-1 avant 2010
• dépasse la tolérance en radiations du détecteur
  de Silicium actuel
• les luminosités instantanées plus élevées
  nécessaires
• ( 5 ? 1032 cm-2 s-1) impliquent une
  amélioration du trigger

• Amélioration du Trigger
• déplacer les fonctionnalités plus en amont et
  augmenter les capacités générales du niveau L1
• maintenir les taux, temps morts
• - clustering des tours du calorimètre filtrage
  digital
• - améliorer le trigger sur les traces pour faire
  face aux taux doccupation plus élevés
• combinaison des clusters du calorimètre avec des
  traces
• adapter les trigger des niveaux L2, L3 et
  lacquisition en ligne

• Remplacement du détecteur de Silicium avec une
  version plus résistante à la radiation
• améliorer la résolution du paramètre dimpact
  (étiquetage des b) par des couches
  supplémentaires et un tube à vide plus petit
• maintenir une bonne reconnaissancedes traces à
  ? lt 2

Lehman Review de Septembre 2002 a recommandé de
planifier le projet de base pour le Run IIb
30
Autres Projets hardware pour le Run IIb?

• premières idées de Christophe de la Taille (LAL)
  pour un échange de lélectronique du calorimètre
  en discussion avec Hervé
• échanger lensemble mémoire analogiqueADC par
  des ADC rapides
• techniquement intéressant
• permettrait un fonctionnement plus souple du
  calorimètre
• amélioration en précision
• mais
• défaillances des mémoires analogiques
  corrigibles par software pour linstant études
  finales en cours
• grands investissements humains et financiers
• échelle du temps de construction ? 2006
  commissioning
• alternative faire de la physique avec le
  détecteur actuel

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Étapes du programme de Physique du Run II (a)
300 pb-1 Début 2004

• Mesure de la section eff. de production du Top a
  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
1.5 - 2 fb-1 Printemps 2005
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
32
Étapes du programme de Physique du Run II (b)
5 fb-1 2006 - 2007
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
10 - 15 fb-1 2008 - 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
33
Projet Scientifique du Groupe

• DØ Paris souhaite continuer sur le Run II
  jusqu'à une luminosité d'au moins 5 fb-1 afin
  d'arriver à des conclusions significatives sur le
  programme de physique engagé actuellement (Top et
  Higgs)
• 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. Le groupe sera donc
  fortement engagé sur DØ au moins jusqu' à cette
  date.
• Au delà de 2008, l'intensité de la participation
  du groupe à D0 dépendra des résultats obtenus et
  des performances du Tevatron.
• Certains membres du groupe souhaitent profiter
  de l'expertise acquise dans D0, à la fois sur la
  qualification du calorimètre et sur l'analyse de
  la physique pp pour aider à la mise en route
  d'ATLAS au niveau du détecteur et des analyses de
  physique à partir de 2006.