Figure 1 :En présence de carambolage, de faux jets peuvent provenir de particules non produites dans l'interaction de diffusion dure. La figure montre le nombre de faux jets pour les jets calorimétriques (LC) et les jets de flux de particules dans des événements simulés avec deux jets et en moyenne 24 collisions indésirables. Crédit :Collaboration ATLAS/CERN
Les collisions de protons dans le Grand collisionneur de hadrons entraînent souvent la production de "jets" de particules. Ces jets sont un élément clé dans la mesure de nombreux processus, comme les désintégrations des bosons de Higgs ou d'autres particules exotiques. Un jet est un flux de particules produit lorsqu'un quark ou un gluon est l'une des particules sortantes de la désintégration.
Ajout de pistes aux jets
Jusqu'à maintenant, l'expérience ATLAS a mesuré les énergies et les positions des jets à l'aide du système calorimétrique finement segmenté, dans lequel les deux particules chargées électriquement et neutres interagissent. Cependant, le système de suivi du détecteur interne fournit des mesures plus précises des énergies et des positions des particules chargées.
Un article récent d'ATLAS décrit un algorithme de flux de particules qui extrapole les pistes chargées vues par le détecteur interne aux régions du calorimètre. L'algorithme ajuste ensuite la mesure d'énergie du calorimètre pour exclure ces dépôts d'énergie, idéalement en ne laissant qu'une mesure calorimétrique des particules électriquement neutres. Le tri de la quantité d'énergie déposée par les particules chargées est l'un des aspects les plus compliqués de l'algorithme.
Atteindre la vérité
Afin de tester les performances de l'algorithme, nous utilisons des informations dites « véridiques ». Cela nous indique la quantité d'énergie qu'une particule simulée dépose dans nos calorimètres lors d'une collision simulée. Nous pouvons comparer cela avec l'énergie que notre algorithme retire du calorimètre pour cette particule chargée, et ajuster l'algorithme pour se rapprocher le plus possible de la "vérité".
Figure 2 :La résolution angulaire azimutale des jets calorimétriques (LC) et des jets de flux de particules en fonction du moment transversal du jet, pT, déterminé en simulation d'événements avec deux jets et en moyenne 24 collisions indésirables. Crédit :Collaboration ATLAS/CERN
Interactions parasites
Avec une luminosité accrue, de plus en plus de collisions de particules indésirables (appelées "pile-up"), déformer l'interaction que nous souhaitons mesurer. Par exemple, dans les données recueillies l'année dernière, une collision typique étudiée pourrait faire partie d'un événement avec 30 autres collisions qui ne nous intéressent pas. La collision intéressante est caractérisée par des particules à haute impulsion qui en sortent, tandis que les 30 autres contiendraient typiquement des particules de faible quantité de mouvement.
Le détecteur interne d'ATLAS peut regrouper les pistes chargées en groupes appelés sommets en utilisant la mesure précise de la distance d'approche la plus proche du point de collision. Ces informations peuvent être utilisées pour éliminer de nombreuses particules chargées provenant de l'empilement. La mesure de l'énergie du jet est alors constituée d'une combinaison de mesures dans le détecteur interne et le calorimètre, avec une correction pour l'empilement électriquement neutre.
Les performances de l'algorithme sont décrites dans le nouvel article d'ATLAS. Il montre une précision améliorée pour les mesures de l'énergie et de la position angulaire des jets avec des impulsions transversales inférieures à 70 GeV environ. Par ailleurs, il démontre une réduction du nombre de jets provenant d'interactions d'empilement. Alors que ce dernier est déjà important, elle devient d'autant plus indispensable que la luminosité du LHC augmente. La comparaison de la simulation avec les données recueillies en 2012 a démontré que l'algorithme décrit assez précisément les interactions réelles dans l'expérience.
