γコンバージョン事象を用いた ATLAS内部飛跡検出器の物質量評価

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1 γコンバージョン事象を用いた ATLAS内部飛跡検出器の物質量評価
筑波大数理, 高エ研A, 阪大B, 岡山大C, 京都教育大D 松隈恭子，金信弘，林隆康，塙慶太，原和彦，目黒立真, 池上陽一A, 海野義信A, 高力孝A, 寺田進A ,花垣和則B, 中野逸夫C, 高嶋隆一D,他アトラスSCTグループ

2 motivation ATLAS内部飛跡検出器の物質量評価は、詳細な運動量測定のために不可欠である。しかし、検出器内部の複雑なケーブルを等を完全にモンテカルロで再現するのは限界がある。 photon conversion事象を用いて、物質量の評価を行う。 H→γγや電子のエネルギー測定などの理解にも不可欠。

3 Contents ATLAS内部飛跡検出器 γコンバージョン γコンバージョンの再構成 MC事象を用いた再構成法の研究 結果と今後
Single Photon Events Minimum Bias Events 結果と今後 3

4 ATLAS内部飛跡検出器 ATLAS内部飛跡検出器は2Tのソレノイド磁場中に設置 BARREL部
73層　TRT（ストロードリフトチューブ 遷移輻射によりe/p識別が可能） 4層　SCT（マイクロストリップSi） 3層　PIXEL　 内部飛跡検出器の物質量（90度方向で約0.4X0)　 電子エネルギーの精密測定のために物質量評価が必要 物質量を実際のデータから評価するために γコンバージョン事象をとらえたい 4

5 γコンバージョン 物質量に応じてe+e-が生じる m(e+e-)~2me( 0 実際上)
X-Y平面 R-Z平面 飛跡は1点で接し、かつ平行 ２つの円は1点で接する 実際には、飛跡再構成精度により「接する」を定義する

6 γコンバージョン再構成 e+ e- r- : r+ Y X
XY平面において、電荷の異なる2つのtrackをそれぞれ延長した円の中心間に、円の半径の比でとった点をconversion point とする r- : r+ r+ C- r- C+ Y Conversion point X

7 Single photon eventsによるCUTの設定(XY平面)
MC Single photon event(20GeV)を用いて、γコンバージョン選択のためのカットを調整する e+ e- S_Cut　 2つの円の半径和と中心間距離の差 S　[mm] S S<0 S>0 -0.4mm 0.5mm 使用したevent Et =20 GeV (143k) のうち、コンバージョンした2粒子のPTの合計(Pt1+Pt2)が18~20GeVのものを用いた。 20GeV 7

8 Single photon eventsによるCUTの設定(RZ平面)
ΔZ_Cut コンバージョン点に最も近く2つの飛跡が平行になる点でのZ方向の位置の差 e- ΔZ　[mm] e- e+ 3mm -3mm Z(Pt1) Z(Pt2) Z 8

9 Single photon eventsによるCUTの設定
Δcotθcut Conversion pointに最も近い点での2粒子のcotθの差。 不変質量が小さいので、Opening angleは小さい。 Δcotθ -0.025 0.025 θ：　粒子の運動量方向と、　　　　　　　　　 Z軸（ビーム軸方向）とのなす角 9

10 コンバージョン点の分布(R-Z) Et(γ)=20GeVのsingle photon events
３つのカット（S_Cut,ΔZ_Cut, Δcotθ_Cut）を通過したもの

11 コンバージョン点の分布(X-Y) Et(γ)=20GeVのsingle photon events 全てのZを含む

12 コンバージョン点の動径分布 pixel1 pixel2 pixel3 SCT1

13 Minimum bias eventsの解析
Δcotθ ΔZ　[mm] MiniBiasを用い、より実際の実験に近い状況でγコンバージョンを確認する。 Event数 ： events luminosity : 1031cm-2s-1 -0.25　0.25 3mm　 -3mm 電荷の異なる全てのtrackの組み合 わせを用いる。 (電子の要求なし) S[mm] ΔZ_Cut Δcotθ_Cut Cut -0.4＜S＜0.5mm |Δcotθ|＜0.025 |ΔZ|＜3mm

14 コンバージョン点の分布(R-Z) Minimum Bias Events

15 コンバージョン点の動径分布 荷電粒子のランダムな組み合わせ（BG) pixel1 pixel2 pixel3 SCT1 SCT2

16 結果と今後 Single Photon Eventsを用いてコンバージョン点の再構成を行い、カットを調整した
Minimum Bias Eventsについてγコンバージョンを探した。電子の要求なしでγコンバージョンを見ることができた。(Pixel3層とSCT2層を確認できた) 今後 　TRTのみのトラックに対し、TRTやカロリメータからの電子らしさの要求を加え、SCTを含んだ領域でγコンバージョンの再構成を行う。再構成の効率を評価し物質量を求める。

17 back up

18 Pt _Pt (e+,e-) Single photon events Et(γ)=20GeV
18＜(Pt1+Pt2)＜20GeV　の加重平均 ： 19.04GeV

19 不変質量分布(single photon)

20 Minimum Bias Events

21 Δcotθvs S MiniBiasEvents

22 S[mm] ΔZ[mm] -3mm 3mm -0.4mm 0.5mm Δcotθ

23 S[mm] Δcotθ -0.4mm 0.5mm -0.025 0.025 ΔZ[mm]

24 コンバージョン点の分布(X-Y) MiniBiasEvents

25 不変質量分布(MiniBias)

26 Radiation lengths

27 Pixel

28 コンバージョン確率(η)

29 MINIBIAS mass<10MeV

30 ATLAS内部飛跡検出器 Y X コンバージョンにより生じた電子陽電子対を飛跡検出器で検出する。
ATLAS内部飛跡検出器内には2Tの磁場がかかっている。 TRT SCT Pixel e+ e- γ X Y