Evaluation of the Inner Detector with Muon Tracks Tomáš Jakoubek FZÚ AV ČR, FJFI ČVUT ATLAS seminář na FZÚ, Praha 16. 10. 2009 ATLAS seminář na FZÚ, Praha T. Jakoubek: Evaluation of the Inner Detector with Muon Tracks 16. 10. 2009 1 / 18
Krátký úvod výzkumný úkol - o čem to je? (a o čem byla bakalářka) (příprava na život:) reálná data kosmické miony Evaluation of... JAK? Z mnoha možných přístupů jsem si vybral tyto dva: tracking studies combined studies (ID - MS) ATLAS seminář na FZÚ, Praha T. Jakoubek: Evaluation of the Inner Detector with Muon Tracks 16. 10. 2009 2 / 18
Rekonstrukce mionů (historicky) dva hlavní rekonstrukční algoritmy: STACO a Muid zrekonstruované miony jsou proto uloženy ve dvou kolekcích: StacoMuonCollection & MuidMuonCollection dle návodu by mělo být jedno, který se použije... to se mi bohužel nepotvrdilo ATLAS seminář na FZÚ, Praha T. Jakoubek: Evaluation of the Inner Detector with Muon Tracks 16. 10. 2009 3 / 18
Použitá data požadavky: kombinovaný run (ID MS) solenoidální i toroidální pole ON co nejvyšší statistika hledání (!) nebylo lehké, nakonec jsem si vybral run 91890, který nejlépe vyhovoval zmíněným podmínkám ATLAS seminář na FZÚ, Praha T. Jakoubek: Evaluation of the Inner Detector with Muon Tracks 16. 10. 2009 4 / 18
Použitý software Athena release 15.2.0 vzhledem k faktu, že t DRIG > t lxplus a pracnost GRID > pracnost lxplus, prováděl jsem analýzu lokálně na lxplus@cern jako základ posloužil baĺıček PhysicsAnalysis/AnalysisCommon/UserAnalysis (přepsán téměř k nepoznání - k mému údivu... FYZ/IT) očárkovaný baĺıček je k nalezení v mém public directory na AFS /afs/cern.ch/user/j/jakoubek/public/reswork/... stejně tak i ROOTí makro ATLAS seminář na FZÚ, Praha T. Jakoubek: Evaluation of the Inner Detector with Muon Tracks 16. 10. 2009 5 / 18
Popis algoritmu (ATHENA) algoritmus prochází tři různé kolekce: TrackParticleCandidate - tracking studies StacoMuonCollection combined studies MuidMuonCollection výsledky uloží do stromu v ROOTím souboru dvě MuonCollection jsou použity kvůli jejich vzájemnému porovnání; ve finále jsem pro další analýzu použil StacoMuonCollection část tracking studies: algoritmus pouze proběhne všechny částice (obecně to nemusí být miony, ovšem v tomto případě...) v eventu, aplikuje základní cuty (např. na p T ) a relevantní údaje uloží do stromu více někdy znamená i více: p, p T, η, φ, θ, q, z 0, d 0, χ 2, ndof, npix, nsct, ntrt, nmdt, q p ATLAS seminář na FZÚ, Praha T. Jakoubek: Evaluation of the Inner Detector with Muon Tracks 16. 10. 2009 6 / 18
Popis algoritmu (ATHENA) část combined studies: oproti předchozímu navíc... if ((*muonitrmuid)->hasindettrackparticle() && (*muonitrmuid)->hasmuonextrapolatedtrackparticle())... daný mion totiž nemusí mít s ID nic společného (viz Rekonstrukce mionů ) údaje o dráze z MS jsou extrapolovány na osu svazku, aby je bylo možné porovnat s údaji z ID všechny tyto kroky jsem udělal také pro odpovídající vzorek simulovaných dat: valid2.108867.cossimidvolsolontoron.recon.aod.s533 d167 r676 ATLAS seminář na FZÚ, Praha T. Jakoubek: Evaluation of the Inner Detector with Muon Tracks 16. 10. 2009 7 / 18
Popis makra (ROOT) celá analýza pouze pomocí ATHENY??? No... časté změny v cutech, méně práce při reprodukci předchozích výsledků/histogramů etc. makro je možné pouze spustit (.x Comp.C - s defaultními hodnotami) nebo první načíst (.L Comp.C ) a pak spustit s argumenty: Comp(RD file,mc file,img save,collection) některé z produkovaných histogramů uvidíme dále... ATLAS seminář na FZÚ, Praha T. Jakoubek: Evaluation of the Inner Detector with Muon Tracks 16. 10. 2009 8 / 18
Analýza výsledků (tracking studies)... k designu ID (počet částic v TRT: směr letu, počet vrstev, objem), rekonstrukčnímu algoritmu a potřebě minimálně jednoho Si hitu nejen z těchto důvodů ID skupina navrhla 3 sety cutů pro kosmické miony ATLAS seminář na FZÚ, Praha T. Jakoubek: Evaluation of the Inner Detector with Muon Tracks 16. 10. 2009 9 / 18
Doporučené cuty pro kosmiku Cut Type Number of Hits Pixel SCT Silicon TRT d 0 [mm] p T [GeV] Loose - - 8 30 < 500 > 1 Medium - - 10 20 < 250 > 1 Tight 4 12-50 < 40 > 1 počet hitů se týká pouze barelů cut loose je pro Si a TRT hity typu or : 8 Si hitů nebo 30 TRT hitů d 0 cuty je možné interpretovat jako: (vliv na počet tracků) d 0 < 500 mm všechny TRT vrstvy a nejméně jedna SCT vrstva d 0 < 250 mm všechny SCT vrstvy d 0 < 40 mm všechny Pixel vrstvy ATLAS seminář na FZÚ, Praha T. Jakoubek: Evaluation of the Inner Detector with Muon Tracks 16. 10. 2009 10 / 18
Porovnání kosmických cutů - rozdělení (tracking st.) asymetrie u φ? De facto ne! ATLAS seminář na FZÚ, Praha T. Jakoubek: Evaluation of the Inner Detector with Muon Tracks 16. 10. 2009 11 / 18
Porovnání kosmických cutů - počty částic Real Data MC Cut Type InDet Combined Tracks % Tracks % No Cut 136977 100.0 51242 100.0 # Si hits > 0 52993 38.7 45655 89.1 Loose 69041 50.4 46359 90.5 Medium 26051 19.0 22969 44.8 Tight 1317 1.0 1159 2.3 No Cut 150127 100.0 59024 100.0 Medium 19093 12.7 18320 31.0 pozoruhodné počty: rozdíl a souhlas mezi tracking a combined rozdíl mezi RD a MC finální cut medium ATLAS seminář na FZÚ, Praha T. Jakoubek: Evaluation of the Inner Detector with Muon Tracks 16. 10. 2009 12 / 18
Analýza výsledků (combined studies) korelace mezi parametry θ and φ měřenými ID a MS (s použitím cutu medium) korelace parametrů φ by mohla být lepší s použitím cutu at-least-one-rpcφ-hit, ale to by významně snížilo statistiku a také zmenšilo (ořízlo) měřitelný rozsah pro úhel θ (cca 0.3 rad na každé straně) ATLAS seminář na FZÚ, Praha T. Jakoubek: Evaluation of the Inner Detector with Muon Tracks 16. 10. 2009 13 / 18
Analýza výsledků (combined studies) ATLAS seminář na FZÚ, Praha T. Jakoubek: Evaluation of the Inner Detector with Muon Tracks 16. 10. 2009 14 / 18
Něco o kosmických mionech na závěr v rozsahu 0; 100 GeV/c je poměr kladně a záporně nabitých mionů (od oka) 1,25, maximálně 1,30 (PDG, data z jiných experimentů) data z ATLASu: bez cutu je poměr 1.40 pro RD a 1.34 pro MC s cutem medium je poměr 1.51 pro RD a 1.54 pro MC pokud by se poměry neshodovaly jen pro RD... no dobrý... ale proč se tak markantně liší i pro MC simulace??? ATLAS seminář na FZÚ, Praha T. Jakoubek: Evaluation of the Inner Detector with Muon Tracks 16. 10. 2009 15 / 18
Něco o kosmických mionech na závěr toroidální pole mění parametr η, solenoidální pole úhel φ distribuce η vypadá dle očekávání, ne tak distribuce φ: rozdělení µ + a µ by mělo být stejné, pouze převrácené okolo φ = π 2 (kvůli symetrii ATLASu podle roviny y-z a normalizaci). Rozdělení µ + má ale vyšší hlavní pík (na těchto histogramech je také pěkně vidět vliv všech 4 šachet) ATLAS seminář na FZÚ, Praha T. Jakoubek: Evaluation of the Inner Detector with Muon Tracks 16. 10. 2009 16 / 18
Shrnutí zkoumání funkčnosti ID a porovnání mezi ID a MS; reálná data z kombinovaného runu 91890...... rozdělení odpovídají očekávání, některé na první pohled anomálie vyjasněny... TRT apod. - potřeba cutu pro částice z kosmického záření... ID - MS: celkem dobré, ale rozdíly zde jsou a to i mezi RD a MC (bokem) trochu pohled na fyziku kosmického záření...... víc otázek než odpovědí ATHENA a ROOT - lepší porozumění a praxe: zkouška nanečisto, příprava... jak kdo chce :-) ATLAS seminář na FZÚ, Praha T. Jakoubek: Evaluation of the Inner Detector with Muon Tracks 16. 10. 2009 17 / 18
Děkuji za pozornost! ATLAS seminář na FZÚ, Praha T. Jakoubek: Evaluation of the Inner Detector with Muon Tracks 16. 10. 2009 18 / 18