Environnement logiciel et étalonnage de l'échelle en énergie des jets dans l'expérience ATLAS
Résumé
This thesis presents the work achieved to instrument the ATLAS software framework, ATHENA, with a library of tools and utils for the physics analysis as well as the extraction of the jet energy scale using physics events (in-situ calibration).
The software part presents the various components of the ATHENA framework which handles the simulated and reconstructed data flow as well as the different stages of this process, before and during the data taking. The building of a library of tools easing the reconstruction of physics objects, their association with Monte-Carlo particles and their API is then explained. The need for common language and collaboration-wide utils is emphazised as it allows to share the workload of validating these tools and to get reproducible physics results.
The analysis part deals with the implementation of a light jet energy scale calibration algorithm within the C++ framework. This calibration algorithm makes use of W bosons decaying into light jets within semileptonic t events. From the processing of fast and full simulation data with this algorithm, it seems possible to reach a percent level knowledge of the light jet energy scale. Finally, the feasability study of the b-jet energy scale calibration using γZ°\to γb barb events is presented. It is shown that a purely sequential approach is not sufficient to extract the signal nor to collect a sufficient amount of Z° to calibrate the b-jet energy scale.
The software part presents the various components of the ATHENA framework which handles the simulated and reconstructed data flow as well as the different stages of this process, before and during the data taking. The building of a library of tools easing the reconstruction of physics objects, their association with Monte-Carlo particles and their API is then explained. The need for common language and collaboration-wide utils is emphazised as it allows to share the workload of validating these tools and to get reproducible physics results.
The analysis part deals with the implementation of a light jet energy scale calibration algorithm within the C++ framework. This calibration algorithm makes use of W bosons decaying into light jets within semileptonic t events. From the processing of fast and full simulation data with this algorithm, it seems possible to reach a percent level knowledge of the light jet energy scale. Finally, the feasability study of the b-jet energy scale calibration using γZ°\to γb barb events is presented. It is shown that a purely sequential approach is not sufficient to extract the signal nor to collect a sufficient amount of Z° to calibrate the b-jet energy scale.
Ce document présente le travail réalisé pour doter l'environnement logiciel de la collaboration ATLAS, ATHENA, d'une bibliothèque d'outils pour l'analyse de physique ainsi que pour l'extraction d'une fonction d'étalonnage de l'énergie des jets à partir d'évènements de physique (étalonnage in-situ).
La partie logicielle expose les différents composants de l'architecture logicielle qui a la gestion du flot de données simulées et reconstruites, ainsi que les différentes étapes de ce flot, avant et pendant la prise de données. La construction d'une bibliothèque d'outils facilitant la reconstruction d'objets physiques, leur association avec les entités Monte-Carlo et les interfaces de programmation de ces objets est ensuite détaillée, l'accent étant mis sur l'importance d'avoir un langage et des outils communs à l'ensemble de la collaboration afin de partager l'effort de validation de ces outils et ainsi obtenir des résultats de physique reproductibles.
Dans la partie analyse, l'implémentation dans le framework ATHENA d'un algorithme d'étalonnage de l'énergie des jets légers en utilisant la désintégration de bosons W en une paire de jets est traitée. A partir de l'application de cet algorithme sur des données simulées via la simulation rapide et la simulation complète, il semble envisageable de connaître l'échelle en énergie des jets légers à hauteur du pour-cent. Enfin, l'étude de faisabilité de l'extraction de l'échelle en énergie des jets de b en utilisant le processus γZ° \to γb barb est exposée. Il est montré que l'application de coupures séquentielles ne permet pas d'extraire le signal par rapport au bruit de fond. Cependant, une approche multivariable pourrait améliorer la sélection, permettant de collecter un nombre suffisant de paires Z° pour réaliser l'étalonnage en énergie des jets de b.
La partie logicielle expose les différents composants de l'architecture logicielle qui a la gestion du flot de données simulées et reconstruites, ainsi que les différentes étapes de ce flot, avant et pendant la prise de données. La construction d'une bibliothèque d'outils facilitant la reconstruction d'objets physiques, leur association avec les entités Monte-Carlo et les interfaces de programmation de ces objets est ensuite détaillée, l'accent étant mis sur l'importance d'avoir un langage et des outils communs à l'ensemble de la collaboration afin de partager l'effort de validation de ces outils et ainsi obtenir des résultats de physique reproductibles.
Dans la partie analyse, l'implémentation dans le framework ATHENA d'un algorithme d'étalonnage de l'énergie des jets légers en utilisant la désintégration de bosons W en une paire de jets est traitée. A partir de l'application de cet algorithme sur des données simulées via la simulation rapide et la simulation complète, il semble envisageable de connaître l'échelle en énergie des jets légers à hauteur du pour-cent. Enfin, l'étude de faisabilité de l'extraction de l'échelle en énergie des jets de b en utilisant le processus γZ° \to γb barb est exposée. Il est montré que l'application de coupures séquentielles ne permet pas d'extraire le signal par rapport au bruit de fond. Cependant, une approche multivariable pourrait améliorer la sélection, permettant de collecter un nombre suffisant de paires Z° pour réaliser l'étalonnage en énergie des jets de b.