Électrons vers l'avant

Le remplacement du détecteur interne par l'ITk, entièrement en silicium, associé à l'information temporelle du HGTD, ouvre pour la première fois dans ATLAS la région vers l'avant à la reconstruction des électrons à partir des traces. Ce travail, réalisé au sein du groupe Combined Performance $\mathrm{e}/\gamma$, exploite ces nouvelles informations pour développer une chaîne dédiée de calibration et d'identification des électrons vers l'avant dans l'environnement à fort empilement du HL-LHC, en étendant la couverture jusqu'à $|\eta| = 4{,}0$.

La calibration en $p_\mathrm{T}$ repose sur une régression par DNN qui combine les moments des amas, les fractions d'énergie par couche, les impacts dans le trajectographe, les variables d'association trace–calorimètre et le temps du HGTD en un unique estimateur calibré $p_\mathrm{T}^\mathrm{DNN}$. La mesure par la trace seule est inutilisable vers l'avant à cause du très faible bras de levier, tandis que les mesures par le calorimètre seul et combinées souffrent d'un biais important et de larges queues, en particulier dans la région du calorimètre avant. Le DNN retrouve au contraire une réponse centrée sur l'unité dans les trois intervalles en $|\eta|$, sans biais, avec une résolution égale à celle des méthodes calorimétriques dans les deux intervalles intérieurs et nettement meilleure dans la région du calorimètre avant, où leurs queues sont les plus grandes.

Pour l'identification, un second classifieur DNN est entraîné avec une technique de décorrélation en $p_\mathrm{T}$, dans laquelle les moments des amas sont remplacés par leurs résidus par rapport à une régression linéaire en $p_\mathrm{T}^\mathrm{DNN}$. On obtient ainsi des points de travail dont l'efficacité sur le signal est plate en $p_\mathrm{T}$, avec une réjection du bruit de fond nettement meilleure que les sélections historiques par vraisemblance (LH) et par moments des amas, qui n'ont pas été conçues pour les conditions exigeantes du Run-4. La décorrélation permet en outre une extrapolation régulière et bornée des seuils des points de travail au-delà du domaine d'entraînement, de $5\,\mathrm{GeV}$ à $500\,\mathrm{GeV}$. La chaîne complète, calibration, identification et définition des points de travail, a été implémentée dans Athena, le cadre logiciel d'ATLAS.

Plus : la reconstruction et la calibration des électrons dans ATLAS