Mikko Voutilainen, CERN research fellow. Jetit, Hiukkasfysiikan kesäkoulu, Tvärminne,

Samankaltaiset tiedostot
Opetusesimerkki hiukkasfysiikan avoimella datalla: CMS Masterclass 2014

Hiukkaskiihdyttimet ja -ilmaisimet

Hiukkaskiihdyttimet ja -ilmaisimet

Havainto uudesta 125 GeV painavasta hiukkasesta

Higgsin bosonin etsintä CMS-kokeessa LHC:n vuosien 2010 ja 2011 datasta CERN, 13 joulukuuta 2011

Ydin- ja hiukkasfysiikka 2014: Harjoitus 5 Ratkaisut 1

Triggeri. Tuula Mäki

Teoreetikon kuva. maailmankaikkeudesta

perushiukkasista Perushiukkasia ovat nykykäsityksen mukaan kvarkit ja leptonit alkeishiukkasiksi

Alkeishiukkaset. Standarimalliin pohjautuen:

Korrelaatiofunktio ja pionin hajoamisen kinematiikkaa

Hiukkasfysiikka. Katri Huitu Alkeishiukkasfysiikan ja astrofysiikan osasto, Fysiikan laitos, Helsingin yliopisto

Leptonit. - elektroni - myoni - tauhiukkanen - kolme erilaista neutriinoa. - neutriinojen varaus on 0 ja muiden leptonien varaus on -1

SUPER- SYMMETRIA. Robert Wilsonin Broken Symmetry (rikkoutunut symmetria) Fermilabissa USA:ssa

Hiukkasfysiikan luento Pentti Korpi. Lapuan matemaattisluonnontieteellinen seura

Neutriinokuljetus koherentissa kvasihiukkasapproksimaatiossa

Teoreettinen hiukkasfysiikka ja kosmologia Oulun yliopistossa. Kari Rummukainen

Hiukkasfysiikan kokeet

Perusvuorovaikutukset. Tapio Hansson

Kesätöihin CERNiin? Santeri Laurila & Laura Martikainen Fysiikan tutkimuslaitos (HIP) Santeri Laurila & Laura Martikainen / HIP

Suomalainen tutkimus LHC:llä. Paula Eerola Fysiikan laitos ja Fysiikan tutkimuslaitos

Vuorovaikutuksien mittamallit

Perusvuorovaikutukset. Tapio Hansson

Theory Finnish (Finland) Suuri hadronitörmäytin (Large Hadron Collider, LHC) (10 pistettä)

Hiukkasfysiikan kokeet

Fysiikkaa runoilijoille Osa 5: kvanttikenttäteoria

Paula Eerola

FYSH300 Hiukkasfysiikka valikoe, 4 tehtavaa, 3h. Palauta kysymyspaperit ja taulukot vastauspaperisi mukana!

Hiukkasfysiikkaa teoreetikon näkökulmasta

Neutriino-oskillaatiot

Uusimmat tulokset ATLAS-kokeen Higgs hiukkasen etsinnästä

Tampere Higgsin bosoni. Hiukkasen kiinnostavaa? Kimmo Tuominen! Helsingin Yliopisto

Fysiikan Nobel 2008: Uusia tosiasioita aineen perimmäisistä rakenneosasista

LHC -riskianalyysi. Emmi Ruokokoski

QCD vahvojen vuorovaikutusten monimutkainen teoria

SUURITIHEYKSINEN PARTONIMATERIA

Hiukkasfysiikkaa. Tapio Hansson

Mahtuuko kaikkeus liitutaululle?

MasterClass 14. Hiukkasfysiikan kokeet

Neutriinofysiikka. Tvärminne Jukka Maalampi Fysiikan laitos, Jyväskylän yliopisto

Fysiikka 8. Aine ja säteily

Kvarkkiaineen tutkimus CERN:n ALICE-kokeessa

Integrointialgoritmit molekyylidynamiikassa

766334A Ydin- ja hiukkasfysiikka

Suhteellisuusteoriasta, laskuista ja yksiköistä kvantti- ja hiukkasfysiikassa. Tapio Hansson

Laboratoriot ja kokeet

Mikä on CERN? Conseil Européen pour la Recherche Nucléaire

Hyvä käyttäjä! Ystävällisin terveisin. Toimitus

Higgsin fysiikkaa. Katri Huitu Fysiikan laitos, AFO Fysiikan tutkimuslaitos

Higgsin hiukkasta tutkimassa LHC:llä

Stanislav Rusak CASIMIRIN ILMIÖ

Arttu Haapiainen ja Timo Kamppinen. Standardimalli & Supersymmetria

766334A Ydin- ja hiukkasfysiikka

Mitä energia on? Risto Orava Helsingin yliopisto Fysiikan tutkimuslaitos CERN

Väitöskirja Fermilabista! Timo Aaltonen Helsingin Yliopisto Collider Detector at Fermilab (CDF)

Robert Brout. Higgsin bosoni. S. Lehti Fysiikan tutkimuslaitos Helsinki. Francois Englert. Peter Higgs

CERN ja Hiukkasfysiikan kokeet Mikä se on? Mitä siellä tehdään? Miksi? Mitä siellä vielä aiotaan tehdä, ja miten? Tapio Lampén

Kvarkeista kvanttipainovoimaan ja takaisin

STANDARDIMALLI. Perus- Sähkö- Elektronin Myonin Taun hiukka- varaus perhe perhe perhe set

Hiukkasten lumo: uuden fysiikan alku. Oili Kemppainen

Säteily ja suojautuminen Joel Nikkola

Alkeishiukkaset. perushiukkaset. hadronit eli kvarkeista muodostuneet sidotut tilat

LIITE 11A: VALOSÄHKÖINEN ILMIÖ

Harvinainen standardimallin ennustama B- mesonin hajoaminen havaittu CMS- kokeessa

Hiukkasfysiikan avointa dataa opetuskäytössä

Atomimallit. Tapio Hansson

Hiukkasfysiikka, kosmologia, ja kaikki se?

raudan ja nikkelin paikkeilla: on siis mahdollista vapauttaa ytimen energiaa joko fuusioimalla tätä pienempiä ytimiä tai fissioimalla raskaampia.

erilaisten mittausmenetelmien avulla

AVOIN HIUKKASFYSIIKAN TUTKIMUSDATA OPETUSKÄYTÖSSÄ

Aineen olemuksesta. Jukka Maalampi Fysiikan laitos Jyväskylän yliopisto

Suojeleva Aurinko: Aurinko ja kosmiset säteet IHY

REAKTIOT JA TASAPAINO, KE5 KERTAUSTA

Aineen rakenteesta. Tapio Hansson

Kertausta 1.kurssista. KEMIAN MIKROMAAILMA, KE2 Atomin rakenne ja jaksollinen järjestelmä. Hiilen isotoopit

Fysiikan nykytila ja saavutukset

Aurinko. Tähtitieteen peruskurssi

Hiukkaskiihdyttimet. Tapio Hansson

(Hiukkas)fysiikan standardimalli

8. Hiukkasfysiikka ja kosmologia

LHC kokeet v J.Tuominiemi /

Atomimallit. Tapio Hansson

FY1 Fysiikka luonnontieteenä

FYSA220/K2 (FYS222/K2) Vaimeneva värähtely

eriste C K R vahvistimeen Kuva 1. Geigerilmaisimen periaate.

Perusvuorovaikutukset

7A.2 Ylihienosilppouma

Alkuaineita luokitellaan atomimassojen perusteella

Suora fotonituotto suurienergiaisissa ydintörmäyksissä sähkömagneettisen ja vahvan vuorovaikutuksen

Atomin ydin. Z = varausluku (järjestysluku) = protonien määrä N = neutroniluku A = massaluku (nukleoniluku) A = Z + N

FYSIIKAN LABORATORIOTYÖT 2 HILA JA PRISMA

GEIGERIN JA MÜLLERIN PUTKI

LASKENNALLISEN TIETEEN OHJELMATYÖ: Diffuusion Monte Carlo -simulointi yksiulotteisessa systeemissä

9. Polarimetria. Havaitsevan tähtitieteen peruskurssi I, Syksy 2017 Thomas Hackman (Kalvot JN, TH, MG & VMP)

Osallistumislomakkeen viimeinen palautuspäivä on maanantai

REAKTIOT JA TASAPAINO, KE5 KERTAUSTA

763306A JOHDATUS SUHTEELLISUUSTEORIAAN 2 Ratkaisut 4 Kevät 2017

Erityinen suhteellisuusteoria (Harris luku 2)

1 Johdanto. 2 Lähtökohdat

LIITE 1 VIRHEEN ARVIOINNISTA

Transkriptio:

Hiukkasfysiikan kesäkoulu, Tvärminne Jetit research fellow 1 / 45

Määritelmä Jetti eli hiukkasryöppy on kapea kartio hadroneita sekä muita hiukkasia, joita syntyy kvarkin tai gluonin hadronisoituessa hiukkasfysiikan tai raskasionifysiikan kokeessa. Kvanttikromodynamiikan värivankeuden takia värivarausta kantavat hiukkaset, kuten kvarkit, eivät voi esiintyä vapaassa muodossa. Tästä johtuen ne fragmentoituvat hadroneiksi ennenkuin ne on mahdollista havaita, muodostaen hiukkasryöppyjä. Nämä hiukkasryöpyt täytyy mitata hiukkasilmaisimella, jotta niiden ominaisuuksista voidaan määrittää alkuperäisen kvarkin ominaisuuksia. Jet 1 Jet 3 Jet 2 Wikipedia on Jet (particle Physics) 2 / 45

Sisältö Teoria: partonista partikkeleiksi (10 ) Jettialgoritmit (10 ) Jettien mittaaminen kokeellisesti (10 ) Jettikalibraatio, resoluutio, b-taggaus (10 ) Esimerkkeja jettimittauksista (5 ) 3 / 45

Partonit Kvarkkien ja gluonien lähteitä QCD-prosessit (protonin partonit) parintuotanto gluoniemissio Parintuotanto (e + e - kokeissa) Gluoniemissio Raskaiden hiukkasten (top, Z, W, Higgs) hajoaminen xf(x,q 2 ) 1 0.9 0.8 0.7 0.6 0.5 protonin rakenne H1 PDF 2000 ZEUS-S PDF CTEQ6.1 gluoni xg( 0.05) Q 2 =10 GeV 2 u v -kvarkki xu V QCD 0.4 0.3 0.2 0.1 xs( 0.05) s-kvarkki d v -kvarkki xd V top-kvarkin hajoaminen 0 10-4 10-3 10-2 10-1 x 4 / 45

Partonikuuro Värivaratut hiukkaset emittoivat voimakkaasti gluoneita, joista uusia jettejä Mallinnus partonikuurona ja/tai korkean kertaluvun QCD-diagrammeilla (N x LO) Pythia Monte Carlo - generaattori: LO matriisielementti + partonikuuro 5 / 45

Hadronisaatio Hadronisaatiossa partonikuuron muutamista partoneista muodostetaan kymmeniä tai satoja lopputilan havaittavia hiukkasia Mallinnus teorian ohjaamaa, mutta fenomenologista: esim. säilymislait Erilaisia lähestymistapoja: Säiemalli (Pythia) Klusterimalli (Herwig) Malleissa voi olla paljonkin parametrejä, joita viritetään sovittamalla mallia dataan 6 / 45

Hadronisaatio : Lundin malli Värivarattu hiukkanen säteilee gluoneita Gluonien itseisvuorovaikutus sitoo säteilyn vuoputkeksi Vuoputki kytkee hiukkasen toisiin värivarattuihin hiukkasiin Fragmentaatiossa vuoputki katkeaa vetämällä tyhjiöstä uuden kvarkki-antikvarkkiparin : Lund string model 7 / 45

Vuoputki QCD:ssä 8 / 45

Vuoputki QCD:ssä 8 / 45

Hadronisaatio: klusterit Herwig seuraa värivarauksen kulkua fragmentaatiossa Hiukkaset syntyvät väriklustereina Värikytkennät tulevat luonnollisesti 9 / 45

Jettialgoritmit Jotta alkuperäisen kvarkin ja gluonin ominaisuuksia voidaan mitata, täytyy hiukkaset klusteroida kimpuiksi, jotka vastaavat alkuperäistä partonia Jettialgoritmit invertoivat hadronisaation ja partonikuuron Haasteita: Klusteroida kaikki hiukkaset samasta partonista (physics showering) Välttää muiden hiukkasten klusterointi (underlying event) Teoreettisesti stabiili (collinear, infrared safe) Kokeellisesti stabiili (pile-up, noise) Algoritmit kahta perustyyppiä: Kartioalgoritmit Rekombinaatioalgoritmit Loistava yhteenveto: Towards Jetography, G.Salam et al.: http://www.lpthe.jussieu.fr/~salam/talks/repo/2010-stony- Brook-jetography.pdf arxiv:0906.1833 10 / 45

Miksi jettialgoritmi on tärkeä Kyllähän jetit näkee Tässä selvästi(?) kaksi Montako jettiä näet tässä? Haluatko oikeasti toistaa tämän kysymyksen 109 kertaa? 11 / 45

Miksi jettialgoritmi on tärkeä Kyllähän jetit näkee Tässä selvästi(?) kaksi Montako jettiä näet tässä? Haluatko oikeasti toistaa tämän kysymyksen 109 kertaa? 12 / 45

Miksi jettialgoritmi on tärkeä Kyllähän jetit näkee Tässä selvästi(?) kaksi Montako jettiä näet tässä? Haluatko oikeasti toistaa tämän kysymyksen 10 9 eventille? 13 / 45

Kartioalgoritmit Kartioalgoritmit kokeilijoille intuitiivisiä ja periaatteessa kokeellisesti vakaita, joten Tevatronilla suosittuja Teoreettisesti ongelmallisia: infrared and collinear unsafe Kokeellisia pulmia: aloitus (seeding), päällekkäiset jetit (split-merge procedure) monta implementaatiota pinta-ala ei oikeasti enää kartion ala Kartioalgoritmien split-merge J. Kvita 14 / 45 http://arxiv.org/pdf/0802.1189v2

Rekombinaatioalgoritmit Rekombinaatioalgoritmit teoreettisesti vakaita ja helppoja implementoida Koettu hankaliksi hadronitörmäyttimillä: perustyypin k T -algoritmin ala ei tarkkaan määritetty, joten pile-upin ja detektorikohinan poisto hankalaa; hidas Hiukkaset yhdistetään pareittain aloittaen aina lähimmistä (d ij -metriikassa) Algoritmeja useita riippuen siitä, kuinka hiukkasten p T :tä painotetaan laskettaessa d ij 15 / 45 http://arxiv.org/pdf/0802.1189v2

Anti-k T Anti-k T on uusi rekombinaatioalgoritmi, joka tuottaa täydellisiä kartiojettejä Vastaa sekä kokeilijoiden että teoreetikoiden toiveita; käytössä sekä CMS että Atlas-kokeilla ensisijaisena algoritmina heti LHC:n startista saakka FastJet implementaatiot poistivat myös hitausongelman: nopein! 16 / 45 http://arxiv.org/pdf/0802.1189v2

Anti-k T toiminnassa 17 / 45

Anti-k T toiminnassa 18 / 45

Anti-k T toiminnassa 19 / 45

Anti-k T toiminnassa 20 / 45

Jetit kokeellisesti Ilmaisimet eivät pysty täysin erottelemaan yksittäisiä hiukkasia jeteissä Jettien rekonstruktio voidaan tehdä käyttäen yhtä tai useampaa ilmaisinta kalorimetrit : calorimeter jets jälki-ilmaisin : track jets jälki-ilmaisin ja kalorimetrit: Jet-Plus-Tracks, Particle Flow CMS-koe on ottanut käyttöön kaikki edellä mainitut tyypit 21 / 45

Keskimääräinen 100 GeV jetti: 60% varattuja hadroneita 22% fotoneita (pi0 to gamgam) 15% neutraaleita hadroneita 3% elektroneita (gam to ee) n. 0.5% myoneita ja neutriinoita... mutta vaihtelua paljon Sähkömagneettinen kalorimetri: fotonit hyvin, hadronit heikosti Hadroninen kalorimetri: hadronit kelvollisesti (matala p T heikko) Jälki-ilmaisin: ainoastaan varatut hadronit, elektronit, myonit, mutta nämä kaikki (erittäin) hyvin Jettien rakenne 22 / 45

Kalorimetrijetit Kalorimetrijetit ovat perinteinen suurenergiafysiikan työkalu Kalorimetrit (ECAL, HCAL) mittaavat hadronit hyvin, kun hiukkasten energia on riittävän korkea Matalalla energialla huono resoluutio ja hiukkaset taipuvat magneettikentässä 23 / 45

Track-jetit Jälki-ilmaisin mittaa varattujen hiukkasten p T :n erittäin tarkasti, kun p T riittävän matala ja hiukkaset sopivasti erillään Hyvä suuntatarkkuus varatulle komponentille, ei juurikaan detektorikohinaa, hyvä erottelu yhtäaikaisille törmäyksille Mittaa vain 60% jetin energiasta ja variaatio suurta : energiaresoluutio huono Suurienergiset jetit erittäin kollimoituja, joten rekonstruktio heikkenee 24 / 45

Jet+Tracks JPT-algoritmi korjaa kalorimetrijettien energiaa jälki-ilmaisimen avulla Kohonnut responssi parantaa myös resoluutiota ja suuntatarkkuutta Suhteellisen yksinkertainen tapa yhdistää tiedot eri ilmaisimista 25 / 45

Particle Flow PF yhdistää ilmaisimet optimaalisesti: Heuristiikka lajittelee ja erottelee hiukkaset (varatut/neutraalit hadronit, fotonit) Energian mittaus kullakin energia-alueella parhaiten toimivalla ilmaisimella Jetit klusteroidaan yksittäin rekonstroiduista ja kalibroiduista hiukkasista 26 / 45

Particle Flow CMS-koe on ideaalinen Particle Flow:n käyttöön Jälki-ilmaisin mittaa varatut hadronit erittäin hyvin matalalle p T :lle ECALin paikkaresoluutio ja tarkkuus fotoneille erittäin hyvä Voimakas magneettikenttä erottelee varatut hiukkaset hyvin neutraaleista 27 / 45

Ilmaisinten linkitys ECAL- ja HCAL-klusterit linkitetään jälkiin ja toisiinsa geometrisesti Huom: ECALin segmentaatio on 5x5 vrt. HCAL 1x1 HCAL klusteri jälki ECAL klusteri 28 / 45

Linkitysten siivous Ylimääräiset linkit siivotaan selvissä tapauksissa jälkeen linkittämättömät ECAL-klusterit fotoneita HCAL-jälki -linkeistä pidetään vain lähin HCAL+ECAL energiaa verrataan jälkeen: E(HCAL+ECAL)*kalibraatiot +/- resoluutio = E(jälki) => pidetään vain jälki E(HCAL+ECAL)*C - S > E(jälki) => (1) ECAL ylijäämä fotoni, (2) HCAL neutraali hadroni E(HCAL+ECAL)*C + S < E(jälki) => CAL-jälki linkityksiä palautetaan vastapainoksi 29 / 45

Hiukkasten kalibraatio Lajiteltujen hiukkasten tai hiukkasklustereiden energia kalibroidaan lopuksi Päällekkäisten hiukkasten energiaa kalibroitaessa suositaan aina fotoneita, koska (1) niitä on enemmän kuin neutraaleita hadroneita, (2) kalibraatio on pienempi, joten moka ei huononna jettiresoluutiota yhtä paljon Käytännössä neutraalien hadronien energian ECAL-osuus jää kalibroimatta, joten jeteille tarvitaan lopuksi vielä pieni kokonaisenergian korjaus 30 / 45

Jetit analyyseissä Yleiset ominaisuudet: nelivektori, lukumäärä sekä energiaresoluutio ja kalibraatiotarkkuus Jetin maku (gluoni, uds, c, b) sisärakenteesta esim. neuroverkoilla ja hyödyntäen b-tagia Ilmaisimet mittaavat eri hiukkaslajeja ja hiukkasten energoita hyvin eri tarkkuuksilla, joten mittaustarkkuus riippuu sisärakenteesta Sisäinen rakenne periytyy alkuperäisestä partonista, mutta riippuu hadronisaatiosta, jonka mallintaminen haastavaa Jettien ominaisuuksia voidaan kokeellisesti tarkastella kokonaisuutena käyttäen minimum bias, dijet, fotoni+jet, Z+jet, ja top-eventtejä hadroninen top rahkalla 2 b-kvarkkia s 1 c-kvarkki 3 u,d,s-kvarkkia n gluonia sekoitetaan hyvin ja annetaan jäähtyä d jet u jet 31 / 45

Energiakalibraatio Jettien energia voidaan kalibroida suhteessa referenssiobjektiin keskimääräinen kohina (offset) minimum bias eventeistä, törmäyksillä ja ilman absoluuttinen energia referenssialueessa (barrel) suhteessa fotoniin tai Z-bosoniin vastakkainen jetti (barrel) energia suhteessa referenssialueeseen käyttäen dijet eventtejä Absoluuttisen ja suhteellisen energian mittaus hyödyntää poikittaisen liikemäärän säilymistä referenssi: fotoni tai Z(ee,mumu) Responssi määritetään suhteessa simuloituun partikkelijettiin: R jet = <p T,reco >/<p T,ptcl > 32 / 45

Tyypillinen responssi Kalorimetrijettien responssi tippuu matalalla p T :llä hyvin alas JPT ja Particle Flow jettien energiavaje (1-R) on noin 15% tästä (R yli 0.9) Kalibraatiotarkkuus kalorimetrijeteille D0- ja CDF-kokeissa n. 1.5--3% 33 / 45

Jettien responssi Energia mitataan loppujen lopuksi ionisaation avulla. Ongelma vain on siinä, että sähkömagneettiset ja hadroniset hiukkaset (yleensä) ionisoivat hyvin eri tehokkuudella: Text Mitä pidempi kuuro (suurempi E), sitä suurempi f pi0. Lisäksi h/e<<1 hadronien osuus energiasta 34 / 45 (määritelmä)

Jettien resoluutio Resoluutiota rajoittaa detektorin suunnittelu ja fysiikka. Dual-readout kalorimetri voisi erotella EM ja had. sektorit, mutta vaatii tuplasti valonmonistimia (eli kallis); jäljellä silti neutronien fluktuaatiot Täytyy myös muistaa, että hadronikalorimetrin edessä on EM kalorimetri. Hadroneille hyvä ECAL on harvoin hyvä fotoneille Fluktuaatiot neutraalien pionien pi 0 määrässä Kompensaatio (kuten D0/kokeessa) auttaa 35 / 45 Fluktuaatiot neutronien määrässä myös hyvin tärkeitä

Dijet eventit Suhteellinen kalibraatio ja energiaresoluutio määritetään dijet eventeillä Mitattujen liikemäärien ero johtuu pääasiassa energiaresoluutiosta Menetelmän bias kolmansista jeteistä ja hadronisaatiossa jetin ulkopuolelle päätyneistä hiukkasista; voidaan korjata 36 / 45

Resoluutiomittaus Jettiparin liikemäärien erotus tyypillisesti hyvin Gaussinen Korjaus ylimääräisille jeteille lineaarinen 3. jetin p T -rajan funktiona Pieni jämäkorjaus generaattoritasolla taustaeventistä tulevien (underlying event) ja kartion ulkopuolelle päätyneiden (out-of-cone) hiukkasten takia 37 / 45

Energiaresoluutio Jettien energiaresoluutio on tyypillisesti 5--20% Energiaresoluutio paranee, kun hiukkasten määrä ja energia lisääntyy ja kunkin yksittäisen energiamittauksen osuus vähenee (stokastinen termi) Matalalla p T :llä parannusta jälki-ilmaisimen hyödyntämisestä CMS (simulaatio) )/p!(p T T 0.25 0.20 0.15 y < 0.4, y < 0.8 probe ref Dijet DATA R cone = 0.7 D0 (data) 0.10 0.05 0.00 38 / 45 30 40 100 200 300 p T [GeV/c]

b-taggaus b-kvarkit ovat usein vihje mielenkiintoisista hajoamisista (top, Higgs) b-taggaus käyttäen esim. b-hadronin sekundääriverteksiä, b-hadronin hajoamisessa syntyviä leptoneita (myonia) tai hiukkasten impaktiparametrejä Journal of Physics: Conference Series 110 (2008) 092033 39 / 45

Jettien sekundääriverteksi b-hadronien pitkän eliniän takia jetin sisältä voidaan usein rekonstruoida sekundääriverteksi 40 / 45

Jettien inklusiivinen tuotto Perusmittauksia on jettien inklusiivinen tuotto Rajoittaa partonidistribuutioita QCD on tärkeä tausta useimmille analyyseille Useimmiten jetit syntyvät pareina vastakkain dy (pb/gev) T!/dp 2 d 7 10 y <0.4 (x32) 6 10 5 10 10 4 3 10 2 10 10 1-1 10-2 10-3 10-4 10-5 10-6 10 DØ Run II s = 1.96 TeV -1 L = 0.70 fb R cone = 0.7 NLO pqcd +non-perturbative corrections CTEQ6.5M µ R = µ = p F T 0.4< y <0.8 (x16) 0.8< y <1.2 (x8) 1.2< y <1.6 (x4) 1.6< y <2.0 (x2) 2.0< y <2.4 50 60 100 200 300 400 p T 600 (GeV) 41 / 45

PDF, alpha-s Jettimittaukset rajoittavat mallien parametreja kuten partonidistribuutioita (PDF) ja vahvan vuorovaikutuksen kytkentävakiota (alpha-s) QCD on tärkeä tausta käytännössä kaikille analyyseille hadronitörmäyttimillä (vähintään underlying event, multi-parton interactions, hadronisaatio) 1.5 DØ Run II -1 L = 0.70 fb R cone = 0.7 NLO pqcd µ R = µ F = p +non-perturbative corrections T Data Systematic uncertainty data / theory (CTEQ6.5M) 1.0 0.5 0.0 1.5 1.0 y < 0.4 NLO scale uncertainty 0.5 1.2 < y < 1.6 0.0 50 100 200 300 0.4 < y < 0.8 CTEQ6.5M with uncertainties MRST2004 1.6 < y < 2.0 50 100 200 300 0.8 < y < 1.2 2.0 < y < 2.4 50 100 200 300 p T (GeV) 42 / 45

b-jettien tuotto Tevatronin mittausten perusteella b-jettejä enemmän kuin Pythia, Herwig ja NLO ennustavat b-jettejä kaikista jeteistä on noin 2--4% Tärkeitä kanavia gluon-splitting, flavor excitation, flavor creation 43 / 45

Yhteenveto Tämän hetken huipputeknologiat: Pythia ja Herwig -Monte Carlo generaattorit anti-k T (R=0.5, R=0.7) algoritmi FastJet -implementaatio Particle Flow -rekonstruktio (CMS) Tyypillinen performanssi jeteille: jetit b-jetit muu Energiaresoluutio 5--20% (p T yli 30 GeV) Energiakalibraation virhe O(3%) fotoni+jeteillä b-taggaus 50%, tausta 1% Jettimittausten tavoitteita: Partonidistribuutioiden rajoittaminen, teoriaennustusten testaus Vahvan vuorovaikutuksen kytkentävakio MC-generaattoreiden mallinnuksen parannus For hadron collisions, regardless of what signal you are looking at, getting the QCD right is the most important thing., P. Richardson 44 / 45

Varakalvot 45 / 45

Taustamateriaalia Teoriapuhe Monte Carlo -generaattoreista (Herwigin author): theory.fnal.gov/jetp/talks/richardson.ppt Puhe hadronisaatiomalleista: http://conference.ippp.dur.ac.uk/getfile.py/access?contribid=5&resid=0&materialid=slides&confid=164 Gavin Salamin sivuilla paljon jettimateriaalia: http://www.lpthe.jussieu.fr/~salam/ http://www.lpthe.jussieu.fr/~salam/talks/repo/2010-stony-brook-jetography.pdf (erittäin hyvä puhe jettialgoritmeistä!) http://www.lpthe.jussieu.fr/~salam/jet-quality/ (helppo webbikäyttis parhaan algorithmin ja säteen valintaan) Puheita jettirekonstruktiosta (CMS): http://indico.cern.ch/getfile.py/access?contribid=6&resid=1&materialid=slides&confid=54311 (Jet+Tracks) Käsikirja jettien responssiin ja resoluutioon http://vmsstreamer1.fnal.gov/vms_site_03/lectures/colloquium/presentations/060906groom.pdf Esitys Particle Flow -algoritmin toiminnasta http://indico.cern.ch/getfile.py/access?contribid=3&resid=1&materialid=slides&confid=54860 46 / 45

Vastareaktio Kun yhtäaikaisia törmäyksiä on useita, jetit alkavat sekoittua taustaan Vaikka tausta voidaan keskimäärin vähentää, vastareaktion takia jetti voi myös menettää hiukkasia tai saada niitä lisää samasta törmäyksestä Slide from M. Cacciari http://arxiv.org/pdf/0802.1189v2 47 / 45

Jet+Tracks kalibraatioista 48 / 45

PFlow kalibraatioista HCAL ECAL 49 / 45