Calorimeter simulation at Kobe Kobe university Yusuke Nagaso 目標 大目標 PFAでジェットのエネルギー分解能をあげる。 中期目標 ジェットを入射をさせて、荷電粒子と中性粒子を分離するための アルゴリズムを考え出す。 最初の目標 まず、１粒子入射におけるクラスタリングについて考える。 simulation setup • • • • ECAL（W3mm+scinti2mm）x30Layers 26Xo HCAL(Pb20mm+scinti5mm)x50Layers 6interaction length Scinti cell size 1cmx1cm Cross section 2mx2m (40000 cells/layer) • 磁場は３T（ｘ方向） ECAL ３０Layer Simulator • Geant4.6.2 • Range cut: 50 μm • Hadron physics list – Hadron Physics LHEP HCAL ５０Layer 2m Particle ◆ 2m 模式図 ｙ ｘ 2.1m 座標の設定 ｚ イベントディスプレイ pi0のイベント（１０GeV） jetのイベント(uubar500GeV) 各セルに落ちたエネルギー分布 （range cut依存性） ■e- ４GeVを入射させたときに 各セルに落ちたエネルギーの分布 がGeant4のrange cutに 依存している ■０．１MIP以上のエネルギーデポジット のあるセルをヒットセルとする。 mip(0.31MeV) 0.1MIP 横軸： 各セルに落ちたエネルギー（MeV） 縦軸： カウント（個） クラスタリングアルゴリズム まず電子入射イベントに対するアルゴリズムを開発する ■ ヒットセルの中で最大のエネルギーデポジットのあるセルを選ぶ。 ■ そのまわりの３次元的に「隣接した」ヒットセルをつなげてクラスターを作る。 ■ 残ったセルを使って同じことを繰り返す。 １イベントにおけるクラスター数（左）と １番大きなクラスターが全エネルギーに対して占める割合（右） 直接隣接しているものだけを つなげた場合 ひとつ隙間があっても許した場合 single particle を入射しているのに たくさんクラスターができる グッドクラスターの定義 下のエネルギーデポジットとセル数の相関図より 両方が８以上のものをグッドクラスターとする。 → 右の図のように１イベントにつきクラスターの数がほぼ１個になった。 クラスターのエネルギーデポジットとセル数の相関 この部分の詳細化 カットする 横軸： クラスターのエネルギーデポジット（MeV） 縦軸： クラスターのセル数 π0イベント ２つのクラスターの相関 π０→２ガンマの反応に対して、クラスタリングを行う。 1GeV 2GeV 5GeV 10GeV ２つのクラスターからπ０の質量を再構築できれば、 アルゴリズムの信頼性があがる。 ■π0 を４つのエネルギーで入射させたイベント ■入射エネルギーが大きくなるとシャワーが重なり 相関に影響を与える。 １０GeVは、クラスターが一つと認識してしまい π０再構築できない 横軸：最大クラスターのエネルギーデポジット（ＭｅＶ） 縦軸：２番目に大きなクラスターのエネルギーデポジット（ＭｅＶ） π0入射のイベント ■ π０の１０ＧｅＶのイベントについて、 ２つの大きなクラスターができずに、ほぼ １つのクラスターしかできていなかったが、 イベントを実際に見てみると２つのクラスターに 分離できそう クラスターを分離するアルゴリズムを考える。 今考えているアルゴリズム シャワーが重なっているが、分離可能な クラスターに対するアルゴリズムについて 以下のように考える。 • 先ほどのアルゴリズムで作ったクラ スターについて、各層においてピー クセルを探す ピークセル 各層の断面図 ピークセルではない ピークセル・・・各層において、自分のまわりに一つ以上ヒットセルを 持っていて極大であるセル ２． 各層のピークセルをつなげる ３． つなげたピークセルについて、 最小２乗法により直線を求める ４． その直線と各層のヒットセルとの距 離をみて、クラスターを形成する まだ、完成していない！ 横軸： ｘ座標 縦軸： ｙ座標 ハドロンシャワーに対するクラスタリング π-の入射に対してｅ-に適応していたアルゴリズムを使ってクラスタリングを行う →下の図より、今のアルゴリズムではπ-を再構築できない クラスター数の分布 最大クラスターが全エネルギー にたいして占める割合 クラスターのセル数とエネルギーデポジットの相関 1GeV 2GeV ■１GeV,2GeVに関しては磁場なし ・ π・ ｅ‐ 5GeV 10GeV 拡大 この部分はたぶんπ－から protonがとまる前に落としたエネルギーだと 現段階では解釈している（今度究明） 横軸： deposit energy in one cluster (MeV) 縦軸： number of cells in one cluster(個) π－１０ＧｅＶ y x z まとめと今後の展望 • • • • • • single particleを入射したときのクラスタリングを行った。 electronを入射させたときはほぼ、１クラスターとみなせている。 π‐を入射させたときには、クラスターが複数できる。 π０において、高確率で２クラスターとみなせるようなアルゴリズムを考えていく。 他粒子のクラスタリングを行い、クラスターとトラックとの対応付けをしていく。 最終的には、ジェットイベントを扱う。 ＥＣＡL部分はどのようになっているか？ ■１０GeVのイベントを ECALに落ちたエネルギーと HCALに落ちたエネルギーに分けた ・ π・ ｅ‐ π－がECALの部分で 反応せずに進んだものだと思われる 横軸： deposit energy in one cluster (MeV) 縦軸： number of cells in one cluster (個)
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