Monika Panušková/FZU ASCR B-tagging in ATLAS Monika Panušková/FZU ASCR

B-tagging in ATLAS Malá Skála Outline Motivation B-tagging basics Misalignment studies on ttbar events 2.12.2018 B-tagging in ATLAS Malá Skála

B-tagging in ATLAS Malá Skála Motivace b-tagging je nezbytný na extrakci signálu od pozadí v řadě zajímavých kanálů na LHC: • top fyzika (pár nebo osamocený t kvark) • Higgsova fyzika (H->bb): objev a měření vlastností • SUSY (h->bb, bbH/A) • Exotické modely (malý Higgs, ….) • a samozřejmě nečekané… Požadavky se liší pro každý kanál: • ttbar: důraz na potlačení pozadí pro čisté měření, Efektivita není problém • ttH(bb): taktéž velké pozadí, potřebujeme 4 btagy a vysokou efektivitu (malý účinný průřez signálu) 2.12.2018 B-tagging in ATLAS Malá Skála

Introduction to b-tagging Velká doba života B hadronů B+/B0/Bs : ct ~ 470 mm Lb : ct ~ 390 mm pro Energie ~ 50 GeV, délka letu ~ 5 mm, Metody značkování Geometrické (impact parameter, secondary vertex) Soft-lepton tagging (low pT electron/muon from B/D ) 2.12.2018 B-tagging in ATLAS Malá Skála

B-tagging in ATLAS Malá Skála Impact parameter (IP) Signed impact parameter a0 2.12.2018 B-tagging in ATLAS Malá Skála

B-tagging in ATLAS Malá Skála Tagger IP2D Dvě statistické hypotézy b | u hypotézy: b(S), u(S) Pro každou dráhu: poměr b(S)/u(S) Váha jetu standardním statistickým způsobem: 2.12.2018 B-tagging in ATLAS Malá Skála

B-tagging in ATLAS Malá Skála Tagger IP2D (2) Liší se dostatečně na to, aby se b jet odlišil 2.12.2018 B-tagging in ATLAS Malá Skála

Seznam hlavních taggerů 2.12.2018 B-tagging in ATLAS Malá Skála

IP3D+SV1 combined tagger Momentálně nejvýkonnější 2.12.2018 B-tagging in ATLAS Malá Skála

B-tagging performance B-jet efficiency eb Jmenovatel: Jety definované jako b z Monte Carlo generátoru pT > 15 GeV/c |n| < 2.5 Čitatel To samé + cut na váhu b-jetu Light-jet rejection Ru = 1/eu R=100 znamená 1% špatně označených jetů Light jet = u,d,s,g 2.12.2018 B-tagging in ATLAS Malá Skála

B-tagging performance (2) Release 12, IP3D+SV1 tagger 2.12.2018 B-tagging in ATLAS Malá Skála

B-tagging performance (3) Release 12, IP3D+SV1 tagger 2.12.2018 B-tagging in ATLAS Malá Skála

B-tagging performance (4) Release 12 B-tagging performance (3) Release 12, IP3D+SV1 tagger 2.12.2018 B-tagging in ATLAS Malá Skála

Effects of misalignment Nedostatek znalosti o poloze detektorů Z misaligned k perfektnímu alignmentu za zhruba rok 2.12.2018 B-tagging in ATLAS Malá Skála

Residual misalignment Specializované algoritmy na alignment celého ATLASu existují Nejsou dokonalé Misalignment zbývající po aplikaci alignmentu = residual misalignment Poučený odhad misalignment v pixelovém detektoru: 2.12.2018 B-tagging in ATLAS Malá Skála

Error Scaling - introduction A way to fight the residual misalignment is error scaling: There are different measurements errors coming from clustering and tracking (due to initial/residual misalignments and/or improper knowledge of calibration mechanism) It guarantees proper tracking (track scoring, outlier flagging, tracking efficiency and parameter resolution) Improves calibration and alignment -> essential for b-tagging 2.12.2018 B-tagging in ATLAS Malá Skála

Error Scaling - principle There are 2 parameters which modify the error matrix: Parameter a corrects the effects correlated with measurement errors Parameter c corrects uncorrelated effects The parameters are not universal for the whole tracker Different parameters for Pixel X direction, Pixel Y direction, SCT, TRT 16 constants altogether Muon spectrometer has its own set of error scaling parameters 2.12.2018 B-tagging in ATLAS Malá Skála

Error Scaling - calculation Using reconstruction of single 200 GeV muons Independent of material effects => good standard candles Reconstruction produces an ntuple with the pull widths 2.12.2018 B-tagging in ATLAS Malá Skála

Error Scaling – calculation (2) Parameter a Je to multiplikativní rozdíl šířky pullu od 1.0, tj. přímo standardní odchylka sigma distribuce pullů získaných v posledním kroku Potřebujeme 2-3 iterace 2.12.2018 B-tagging in ATLAS Malá Skála

Error Scaling – calculation (2) Parameter c It appears in the misaligned environment It is calculated from the formula s0 = … 2.12.2018 B-tagging in ATLAS Malá Skála

Error Scaling – results c[mm] 2.12.2018 B-tagging in ATLAS Malá Skála

B-tagging & residual misalignment study of residual misalignment effect on b-tagging using ttbar events = main background for ttH->bb channel 1.)Residual misalignment introduced by hand 2.)Error scaling applied 2.12.2018 B-tagging in ATLAS Malá Skála

B-tagging & residual misalignment per cents with respect to the original value 2.12.2018 B-tagging in ATLAS Malá Skála

B-tagging & residual misalignment - observation ip3D+SV1 –improvement to 50 % of original value (=without residual misalignment) other two taggers – small or no improvement not a real problem as only IP3D+SV1 is used for physics 2.12.2018 B-tagging in ATLAS Malá Skála

B-tagging - conclusions b-tagging is crucial in extracting signal from background on LHC can play important role in several Higgs discovery channels (ttH->bb) and Higgs supplementary channels (WH) several taggers developed, for physics we use combination of impact parameter significance and secondary vertex finder (IP3D+SV1) efficiency/rejections gets lower with higher pT misalignment can be treated by dedicated alignment algorithms residual misalignment can be cured to the large extent by introduction of Error Scaling 2.12.2018 B-tagging in ATLAS Malá Skála