3.1 Seletor de eventos de dijatos exclusivos no CMS
3.1.2 Implementa¸c˜ ao e estudo da eficiˆ encia
Um sinal de dijatos exclusivos centrais (Central Exclusive Production- CEP) requer a sele¸c˜ao de dois jatos com relativamente baixo valor de energia transversa. Em geral os triggers de jatos, dominados por eventos de QCD inclusivos, possuem taxas elevadas.
A taxa de aceita¸c˜ao do trigger ´e muitas vezes reduzida artificialmente, para se adequar `a largura de banda(taxa de aceita¸c˜ao m´axima) dispon´ıvel no sistema. Sendo assim, tal fator de redu¸c˜ao dos eventos (prescale) de QCD s˜ao consider´aveis. Portanto, somente uma fra¸c˜ao dos eventos que passam por estes trigger s s˜ao salvos de acordo com a luminosidade tomada no per´ıodo, reduzindo assim o sinal dos eventos esperados (ver se¸c˜ao 3.9).
O objetivo principal deste estudo ´e mostrar a alternativa tomada para a defini¸c˜ao do trigger que permite selecionar eventos exclusivos com eficiˆencia consider´avel enquanto isso, mantendo as taxas a um n´ıvel que possa ser administrado tranq¨uilamente, usando ou n˜ao fatores de redu¸c˜ao.
A Figura 11a na se¸c˜ao (1.8) ilustra o diagrama da produ¸c˜ao CEP, onde os pr´otons espalhados possuem praticamente o mesmo valor absoluto de momenta dos pr´otons inci- dentes. Enquanto na regi˜ao central, h´a produ¸c˜ao dura representada por dois jatos. Entre cada um dos jatos e os pr´otons espalhados h´a grandes lacunas de rapidez que caracterizam processos difrativos. Esta assinatura pode ser explorada j´a no L1 pois este tem acesso `a soma da energia transversa nos an´eis predefinidos do calor´ımetro hadrˆonico frontal (HF), que est˜ao divididos em faixas de pseudorapidez. Para cada lado do HF dois an´eis s˜ao de- finidos: 4,0 < |η| < 4,5 e 4,5 < |η| < 5,0. Requerendo atividade zero em cada um desses
Figura 36 - Ilustra¸c˜ao da aplica¸c˜ao da exclusividade.
Legenda: Ilustra¸c˜ao da aplica¸c˜ao da exclusividade no detetor, quando aplicamos a condi¸c˜ao de atividade zero nos HFs.
Fonte: VILELA, 2011.(44)
an´eis do HF pode-se suprimir a taxa do trigger em valores consider´aveis, mantendo assim em sua maioria sinais de dijatos exclusivos. A Figura ?? ilustra a condi¸c˜ao de atividade zero nos HFs.
atividade na energia detectada na regi˜ao do HF utilizando a informa¸c˜ao da reconstru¸c˜ao das torres que est˜ao dispon´ıveis neste n´ıvel; exige-se tamb´em a condi¸c˜ao de dois jatos na regi˜ao central com limiares nos momenta transversos de 30 GeV, e tamb´em que a diferen¸ca do ˆangulo azimutal entre os dois jatos seja maior que π2.
Apenas eventos que passaram na sele¸c˜ao no L1, com veto no n´umero de contagem de torres nos an´eis menor que cinco, s˜ao considerados, isso para o per´ıodo de tomada de dados correspondente a 2011.
A Figura 37 mostra a evolu¸c˜ao da taxa de eventos que sobrevivem ap´os o veto na contagem das torres do calor´ımetro HF no L1 em bins de luminosidade por cruzamento do feixe que variam de 0,0 ≥ LumiBX ≤ 3,5(µb−1s−1). Este corte foi aplicado simul- taneamente nos quatro an´eis. Com isso podemos observar o comportamento deste veto com aumento do n´umero de pile-up relacionado `a luminosidade. A taxa diminui com
Figura 37 - Distribui¸c˜ao da fra¸c˜ao de eventos.
Legenda: Distribui¸c˜ao da fra¸c˜ao de eventos em fun¸c˜ao do limiar aplicado na contagem das torres nos quatro an´eis do calor´ımetro HF.
Fonte: A autora, 2013.
o aumento da luminosidade, j´a que este veto elimina eventos com pile-up. A tabela 2, mostra os nomes dos trigger s implementados no CMS para a an´alise de dijatos exclusivos bem como as condi¸c˜oes no L1 usadas nesses sistemas de sele¸c˜ao online. Os nomes em azul referem-se ao triggers implementados no per´ıodo de execu¸c˜ao correspondente a 2010, onde
o corte no momentum transverso foi menor (pT > 30GeV ) e a condi¸c˜ao do L1 exige pelo
menos um jato com pT > 20GeV , enquanto que os nomes em vermelho indicam os triggers
implementados em 2011, com o corte no momentum transverso maior (pT > 60GeV ) e o
L1 possuindo uma condi¸c˜ao adicional al´em do corte em pT, que corresponde a um veto
no n´umero de contagem de torres nos an´eis menor que 5.
Tabela 2 - Nomes dos trigger s.
Nome condi¸c˜ao-L1 L1 Pre-
escala HLTPre- escala HLT- Taxa [Hz] L [cm−2s−1]
HLT ExclDijet30U HFAND L1 SingleJet20 1 1 0,54 1032
HLT ExclDijet30U HFOR L1 SingleJet20 1 10 1,39 1032
HLT ExclDijet60 HFAND L1 SingleJet36 FwdVeto5 1 1 0,413 1033
HLT ExclDijet60 HFOR L1 SingleJet36 400 1 0,022 1033
Legenda: Nomes dos trigger s de dijatos exclusivos. Fonte: A autora, 2013.
Na Figura 38, os pontos em vermelho ilustram a eficiˆencia do trigger em n´ıvel HLT definido acima (2011), o qual exige baixa atividade em ambos hemisf´erios positivo (HF+) e negativo (HF-) do detector - chamado HLT ExclDijet HFAND, em fun¸c˜ao da soma da energia do HF no hemisf´erio positivo. A eficiˆencia foi calculada usando eventos que passaram um trigger de referˆencia chamado HLT ExclDijet HFOR (ver tabela 2), definido de forma an´aloga, onde houve o requerimento de baixa atividade em apenas um dos hemisf´erios do detector (HF+ ou HF-). Na mesma Figura, a distribui¸c˜ao em azul mostra a taxa de eventos em fun¸c˜ao dos limiares na soma de energia no HF em ambos lados, simulando a condi¸c˜ao aplicada no HLT ExclDijet HFAND.
Com isto podemos observar que com estas condi¸c˜oes aplicadas no L1(veto na con- tagem de torres menor que 5) + HLT(veto no total da soma da energia nos HFs menor que 200 GeV) podemos utilizar fatores de redu¸c˜ao menores e suprimir os eventos de background mantendo uma consider´avel eficiˆencia do sinal esperado.
A Figura 39 compara a eficiˆencia do trigger exclusivo para os dados coletados no per´ıodo de 2010 e 2011, tem-se alta eficiˆencia para valores na soma de energia no calor´ımetro HF+ menores que 30 GeV para o caso dos dados em 2010 onde o veto no
total da soma da energia no HF foi de 50 GeV , enquanto que para os dados coletados em 2011 o veto foi de 200 GeV . Lembrando que obteve-se baixa estat´ıstica para esse tipo de eventos em ambos os per´ıodos devido ao pile-up.
Foram realizados estudos para a tabela de trigger s para o per´ıodo de 2012 onde a energia de centro de massa corresponde a 8 TeV e a luminosidade L = 1033cm−2s−1. Para
essa nova tabela utilizou-se os dados de 2011 com alto empilhamento de eventos, onde verificou-se a taxa de eventos em fun¸c˜ao do veto no terceiro jato como observado na Figura 40, com o veto na soma da energia no HF (P EHF < 200 GeV). Ao inv´es da condi¸c˜ao de
Figura 38 - Distribui¸c˜ao da eficiˆencia vs soma da energia.
Legenda: Distribui¸c˜ao da eficiˆencia do trigger HLT ExclDijet HFAND e da taxa de eventos em fun¸c˜ao do veto na soma de energia no calor´ımetro HF+.
Fonte: A autora, 2013.
um jato com momentum transverso maior que 36 GeV no n´ıvel L1 (L1 SingleJet36), foi utilizado um trigger neste n´ıvel requerendo dois jatos na regi˜ao central do detector com momentum transverso maior que 56 GeV ( L1 DoubleJet56 Central), com um fator de prescale menor que o L1 SingleJet36. A taxa foi estimada para o n´umero m´edio de empilhamento de eventos < NP U >= 31 e luminosidade esperada de L = 5×1033cm−2s−1.
Para essa nova tabela requereu-se no n´ıvel HLT: dois jatos com momenta transversos maior que 80 GeV , diferen¸ca do ˆangulo azimutal entre os dois jatos maior queπ/2e o veto
na soma da energia no HF correspondente a P EHF < 200 GeV . A tabela 3 apresenta a
sele¸c˜ao de eventos online para a tomada de dados de 2012. Fez-se tamb´em um estudo do tempo de processamento do CPU para cada m´odulo dos triggers.
Propˆos-se a tabela de triggers de dijatos exclusivos para o CMS, esta tabela inclui valores de limiares na condi¸c˜ao L1 que j´a foram e s˜ao usados por outros grupos dentro da colabora¸c˜ao, o limiar nas contagens das torres neste n´ıvel n˜ao foi utilizado devido ao alto valor de empilhamento de eventos esperado para o per´ıodo atual, quanto ao alto n´ıvel de sele¸c˜ao outros estudos s˜ao necess´arios tais como monitoramento, aprofundar o estudo do
Figura 39 - Distribui¸c˜ao da eficiˆencia vs o veto na soma da energia.
Energy onHF Plus [GeV]
∑
0 20 40 60 80 100 E ff ic ie n c y 0.5 0.55 0.6 0.65 0.7 0.75 0.8 0.852011 DATA
2010 DATA
Legenda: Distribui¸c˜ao da eficiˆencia do trigger HLT ExclDijet HFAND para os dados coletados em 2010 em vermelho e para os dados coletados em 2011 em fun¸c˜ao do veto na soma de energia no calor´ımetro HF+.
Fonte: A autora, 2013.
algoritmo de jatos e estudos das eficiˆencias.
A Figura 41 ilustra a eficiˆencia do trigger em n´ıvel HLT definido acima chamado HLT ExclDijet60 HFAND em fun¸c˜ao da soma da energia no hemisf´erio positivo. A eficiˆencia foi calculada usando eventos que passaram um trigger de referˆencia chamado HLT ExclDijet60 HFOR e pela seguinte sele¸c˜ao: dois jatos com pT > 80 GeV e soma
de energia no hemisf´erio negativo menor que 5GeV . Pode-se observar uma estat´ıstica limitada, necessitando de mais estudos de modo que se possa aumentar a fra¸c˜ao de eventos.