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VBF H->tt->
hadron+lepton用の
tauIDの研究
＆
活動報告
～2004年のまとめ～
Junichi Tanaka
ICEPP, University of Tokyo
2004年12月23日
ATLAS日本総会@河口湖
1
内容


VBF H->tt->hadron+lepton用のtauIDの研究
活動報告



Higgs WG
SUSY WG
今後の予定
2004年12月23日
ATLAS日本総会@河口湖
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VBF H->tt->hadron+lepton用のtauIDの研究
（野本君の仕事の継続）
2004年12月23日
ATLAS日本総会@河口湖
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Contents







Motivation
Strategy of tauID
さまざまな分布
p0の取り扱い
How to identify tau-jet?
Improvement of taujet’s momentum
Pileup & Noise effect
2004年12月23日
ATLAS日本総会@河口湖
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Motivation

VBF H->tt->hvtlvtvl is very important to discover
Higgs at the low mass region.

ATL-PHYS-2003-004/005, ATL-COM-PHYS-2003-007

Identification of hadronic
tau is one of important
things for this analysis.

Many variables are used to
identify tau-jets. However
most of them represent
one characteristics of taujets. -> Narrow jets
T.Takemoto (Univ. of Tokyo)
2004年12月23日
ATLAS日本総会@河口湖
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Strategy of tauID

Use tau-jets with low Pt > 20GeV or 15GeV…

Properties of tau-jets.




Hadronic decay of tau
-> Number of charged tracks and jet charge.
Narrow jets
-> Fraction of energy in DR<0.1
Shower shape related with decay products (p0,p+-) of t
-> Distributions of fraction of energy at each layer.
-> Can make a likelihood function from them.
Lifetime (ct~87mm) … not studied yet …
2004年12月23日
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Jet Charge
Number of charged tracks should be 1,2 and
3.
-> Jet charge should be –2,–1, 0, +1 and +2.

30<Pt<40GeV
50<Pt<70GeV
Tau
QCD
2004年12月23日
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Fraction of energy in DR<0.1

As Pt larger, a tau-jet becomes narrower.
-> Fraction of energy in DR<0.1 (FDR<0.1) becomes larger!
20 < Pt < 30
40 < Pt < 50
70 < Pt < 130
Tau-jets
QCD-jets
Cut on FDR<0.1 is
used to tune “eff
and R”.
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Distributions of fraction of
energy at each layer

After applying the 3 criteria (Ntrk, Qjet, FDR<0.1),
the following distributions are obtained.
Due to no p0 jet
PreEM
Tau
QCD
Layer1EM
40<Pt<50GeV, |h|<1.8
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40<Pt<50GeV, |h|<1.8

Layer2EM
Layer3EM
Layer1Had
LayerOthersHad
Tau
QCD
Distributions of remaining QCD-jets are similar with those of
tau-jets. -> Not need to use them for tauID.
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p0 in jet

By using generator information, we check ratios of
jets including p0.



Tau-jets
20<Pt<30 GeV
40<Pt<50
p0 = 0, p+- > 0 : 24%
22%
p0 > 0, p+- > 0 : 76%
78%
QCD-jets
20<Pt<30 GeV
40<Pt<50
p0 = 0, p+- > 0 : 11%
5%
p0 > 0, p+- > 0 : 88%
95%
p0 information will be used for tauID.

70<Pt<130
20%
80%
70<Pt<130
2%
98%
For no p0, use looser cut
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How to identify p0 in jet?

By using DPtp0, we can determine if a jet has p0.
DPtp0 = Pt of jet – S Pt of charged tracks
Np0=0, Np+-=1
Np0=1, Np+-=3
DPtp0 (GeV)
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DPtp0 (GeV)
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How to identify tau-jet?
Jet
no
Check Ntrk + Qjet
Non-tauJet
yes
Check DPtp0 < 10GeV
p0
= 0,
p+-
=1
p0 = 0, p+- = 3
Check FDR<0.1
Check FDR<0.1
Tau-jet
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Cuts on FDR<0.1 are
tuned for each category.
p0 >0, p+- = 1~3
Check FDR<0.1
Non-tauJet
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Improvement of tau-jet’s
momentum using charged trks

For no p0 tau-jet, we can use “S P of charged
tracks” as a momentum of tau-jet.
Can improve resolution of mass of Higgs candidates.
-> could improve tail of Z ->tt backgrounds.
Np0=0, Np+-=1

Pt(Jet) - Pt(Gen)
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Pt(Charged Trk) - Pt(Gen)
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Np0=0, Np+-=3
Pt(Jet) - Pt(Gen)

Pt(Charged Trks) - Pt(Gen)
There is a possibility to use sum of charged tracks’
momentum as tau-jet’s momentum.
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Number of Charged Tracks
50<Pt<70GeV
20<Pt<30GeV
VBF
No large dependence.
Ntrk becomes small
in pileup events.
QCD
Ntrk
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Sum of Charge
50<Pt<70GeV
20<Pt<30GeV
No large dependence.
Pileup and noise don’t give
a large effect on
charged track reconstruction.
(track pt > 2GeV)
2004年12月23日
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Qjet
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Fraction of energy in DR<0.1
50<Pt<70GeV
20<Pt<30GeV


Jets become wider as increasing the
effect of pileup.
Effect of noise seems to be small.

2004年12月23日
A fraction is slightly large at low F01.
ATLAS日本総会@河口湖
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Performance of tauID (1)
lumi00
Rejection factor as a function of
efficiency.
lumi02
70<Pt<130
50<Pt<70
40<Pt<50
30<Pt<40
20<Pt<30
Much worse as
expected.
-> look them at each
pt region. See next.

2004年12月23日
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Performance of tauID (2)
• Pileup gives a large effect on
the tauID performance.
• Results of noise effect is similar
as those of lumi01 not lumi00.
2004年12月23日
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Performance of tauID (3)

We can see clear decreases of tauID performance
depending on the size of the pileup and noise.
2004年12月23日
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Mass（tautau）
Central jet vetoなし


Kyle（Wisconsin）のトラペより@2004年12月15日
Et missingの理解不足->まだまだ研究が必要。

Pileup等の影響も。
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活動報告
2004年12月23日
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Higgs WGのまとめ

Higgs WG meeting


2004年（年度じゃなく） 8回
2日間の予定だったが、初回を除いてすべて1日のみの開催。



回数を増やした分、その間の進展が少なくなるのは当たり前
年間を通してWinconsinグループが半分程度のトークを維持。
活動

VBF H->tt->hadron+lepton用のtauIDの研究




成果発表3回
ATLAS-COM-PHYS-2004-069
10人程度でTau meetingをスタート（12月に初回）。
Continuous Production for ROME@Higgs WG （予定）

手は挙げた…が…。
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SUSY WGのまとめ

SUSY WG meeting


2004年 6回（phone meeting除く）
活動

お仕事（奉仕）


Btaggingの評価（not 開発）
 DC2 Production Data for SUSY
 2回ほどSUSY WG meetingで報告した。
Inclusive studyの開始（目的：兆候から発見へ）


佐々木君が中心となって研究。
-> 今日のトーク
12月のSUSY WG meetingで経過報告（by 浅井さん）
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今後の予定

ATLAS Physics WS@ローマ


物理本 : Readiness for Physics at ATLAS


2005年6月7日-11日
2006年
Higgs

VBF H->tt->hadron+leptonの研究を維持





tauID+tau jet calibration
 中村君（kojin、筑波）が参戦。
Et missing（非常に重要）
VBF H->bb + W, WでBGを落とす。Yb測定にとって重要。
VBF H->WW->lnjj
SUSY

Inclusive studyを継続。


データベースを作る。（佐々木君）
特定のポイントにおける詳細な研究
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バックアップ
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Dataset


Pythia 6.2 (without Tauola)
All the samples were simulated by the DC1 scheme at
the TOKYO PC farm.


No pileup
Reconstruction



ATHENA : ver 7.0.3
Cone jet algorithm (R=0.4)
No noise
VBF H->tt (mH=125) : ~100k
QCD jets : ~20k
2004年12月23日
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Dataset


Pythia 6.2 (without Tauola)
All the samples were simulated by the DC1 scheme.




No pileup (lumi00)
Pileup : 1 x 10^33 (lumi01)
Pileup : 2 x 10^33 (lumi02)
Reconstruction




ATHENA : ver 7.0.3
Cone jet algorithm (R=0.4), xKalman for charged tracks
Without noise for lumi00, lumi01, lumi02
With noise for lumi00 (lumi00N)
(mH=125GeV)
lumi00
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lumi01
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lumi02
lumi00N
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野本君の昨年のトラペ
tau-lepton
・ mass
1.777GeV/c2
・ life time 290.61×10-15 s ( cτ = 87.11μm )
Main tau decay mode
Branching fraction
τ- -> μ-νμντ
17.4 %
e-νeντ
17.4 %
(1prong) π-ντ
11.1 %
π-π0ντ
25.4 %
π-π0π0ντ
9.4 %
(3prong) π-π+π-ντ
9.5 %
π-π+π-π0ντ
4.4 %
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野本君の昨年のトラペ
VBF->tautau
・ VBFはgluon-fusionに比べて1桁くらい断面積が小さい。
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野本君の昨年のトラペ
VBF->tautau
・けれど、
- central jet veto
中央のrapidity gapにQjetがいるeventを捨てる。
- forward jet tagging
Forward領域でhigh Pt jetが観測される。
という強力なevent-selectionによってきれいにイベントを取り出せる。
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野本君の昨年のトラペ
VBF->tautau

tautauの特徴
- tauの崩壊でneutrinoが出てくるのに、Higgs massのreconstructが可能
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EM
σ/E=10%/SQRT(E)
Fine: 0.025*0.025
第一段目のη：π/γ
角度分解能 50mrad/SqrtE
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