\documentclass[slidetop,11pt]{beamer}
%
% Ces deux lignes à décommenter pour sortir 
% le texte en classe article
% \documentclass[class=article,11pt,a4paper]{beamer}
% \usepackage{beamerbasearticle}

% Packages pour les français
%
\usepackage[T1]{fontenc} 
\usepackage[latin1]{inputenc}
\usepackage[frenchb]{babel}
\usepackage{graphicx}

\graphicspath{{figures/}}


% pour un pdf lisible à l'écran si on ne dispose pas 
% des fontes cmsuper ou lmodern
%\usepackage{lmodern}
\usepackage{aeguill}

% Pour afficher le pdf en plein ecran
% (commenté pour imprimer les transparents et pour les tests)
%\hypersetup{pdfpagemode=FullScreen}

% ------------------------------------------------
%-----------   styles pour beamer   --------------
% ------------------------------------------------
%
% ------------- Choix des couleurs ---------------
%\xdefinecolor{fondtitre}{rgb}{0.20,0.43,0.09}  % vert fonce
% la même d'une autre manière
\definecolor{fondtitre}{HTML}{336E17}

%\xdefinecolor{coultitre}{rgb}{0.41,0.05,0.05}  % marron
% la même d'une autre manière
\definecolor{coultitre}{RGB}{105,13,13}

\xdefinecolor{fondtexte}{rgb}{1,0.95,0.86}     % ivoire

% Redéfinit la couleur de fond pour imprimer sur transparents
%\xdefinecolor{fondtexte}{rgb}{1,1,1}     % blanc

% commande differente pour les couleurs nommées - de base
%\colorlet{coultexte}{black} 

% -------------- Fioritures de style -------------
% Fait afficher l'ensemble du frame 
% en peu lisible (gris clair) dès l'ouverture
\beamertemplatetransparentcovered

% Supprimer les icones de navigation (pour les transparents)
%\setbeamertemplate{navigation symbols}{}

% Mettre les icones de navigation en mode vertical (pour projection)
%\setbeamertemplate{navigation symbols}[vertical]

% ------------ Choix des thèmes ------------------
\usecolortheme{warsow}

\useoutertheme{default}
%\useinnertheme{warsow}
%\useinnertheme[shadow=true]{rounded}
\usetheme[secheader]{Boadilla}
% Définition de boites en couleur spécifiques
% première méthode
\setbeamercolor{bas}{fg=coultitre, bg=fondtitre!40}
\setbeamercolor{haut}{fg=fondtitre!40, bg=coultitre}
% deuxième méthode
\beamerboxesdeclarecolorscheme{clair}{fondtitre!70}{coultitre!20}
\beamerboxesdeclarecolorscheme{compar}{coultitre!70}{fondtitre!20}

% insérer le nombre de pages
%\logo{\insertframenumber/\inserttotalframenumber}

%------------ fin style beamer -------------------

% Faire apparaître un sommaire avant chaque section
% \AtBeginSection[]{
%   \begin{frame}
%   \frametitle{Plan}
%   \medskip
%   %%% affiche en début de chaque section, les noms de sections et
%   %%% noms de sous-sections de la section en cours.
%   \small \tableofcontents[currentsection, hideothersubsections]
%   \end{frame} 
% }

% ----------- Contenu de la page de titre --------
\title{Soutenance de Stage}
\subtitle{Identification d'électrons issus du boson $Z^0$}
%\author{Raphaël Lasseri}
\author[Raphaël Lasseri]{Raphaël Lasseri \\ \and Maître de stage: Frédéric Derue }
%\institute{LPNHE}
\date{\oldstylenums{$01/07/2013$}}
% ------------------------------------------------
% -------------   Début document   ---------------
% ------------------------------------------------
\begin{document}
%--------- Écriture de la page de titre ----------
% avec la commande frame simplifiée
%\frame{\titlepage}
%
\part{Les pages} 
%------------------ Sommaire ---------------
%\begin{frame}{Sommaire}
 % \small \tableofcontents[hideallsubsections]
%\end{frame} 
%
%***************************************
%******     I Les pages          *******
%***************************************


\section[Soutenance de Stage]{Soutenance de stage}

% Sommaire local. En deux colonnes
\begin{frame}{Soutenance de stage}
\begin{center}
%\begin{minipage}[c]{0.20\textwidth}
 % \begin{flushleft}
    \includegraphics [width=20mm]{figures/ENS.jpg} \quad \quad \quad \quad \quad
 %   \begin{spacing}{1.5}
%      \textsc{\big{ ENS de Cachan}}
  %  \end{spacing}
  %\end{flushleft}
%\end{minipage}
%\begin{minipage}[c]{0.20\textwidth}
    \includegraphics [width=25mm]{figures/UPMC.png} \quad \quad \quad \quad \quad
 %   \begin{spacing}{1.5}
%      \textsc{\big{ ENS de Cachan}}
  %  \end{spacing}
%\end{minipage}
%\begin{minipage}[c]{0.20\textwidth}
 % \begin{flushright}
    \includegraphics [width=30mm]{figures/LPNHE.png} \\[0.4cm]
 %   \textsc{\big {L.P.N.H.E Paris}}
  %\end{flushright}
%\end{minipage} \\[0.2cm]
\large{\textbf{Reconstruction d'électrons provenant du boson $Z^0$ dans l'expérience ATLAS auprès du LHC}}\\[0.2cm]
Raphaël Lasseri\\
Encadrant: Frédéric Derue (Groupe ATLAS)\\
Mai-Juin 2013
  
\vfill
% \begin{beamerboxesrounded}[scheme=clair]{}
 % petite note dans boite de couleur simple
 % Objectif: Caractériser des électrons dans ATLAS en vue de déterminer des efficacités de reconstruction dans le cas du Z et du top
% \end{beamerboxesrounded}
% \includegraphics[scale=0.8]{Zlepton1.png}\\
\end{center}
Le \textbf{L}aboratoire de \textbf{P}hysique \textbf{N}ucléaire et des
\textbf{H}autes \textbf{E}nergies:\\
Sur la campus \textbf{UPMC}-Jussieu à Paris.
\begin{itemize} 
\item Physique des particules sur accélérateurs.
\item Cosmologie et astroparticules.
\end{itemize}
%Outils:
%\small{
%\begin{center}
%\begin{itemize}
%\item Utilisation de lots simulés d'évenements Z\rightarrow ee, Top \rightarrow $WbW\overline{b}$
%\item Utilisation de données provenant des runs LHC 2012 à 12 TeV.
%\item Utilisation de ROOT et d'un code C++ pour traiter ces données.}
%\end{itemize}
%\end{center}
\end{frame}



\begin{frame}{Le modèle standard de la physique des particules}
\begin{center}
\begin{minipage}[c]{0.45\textwidth}
  \begin{flushleft}
    \includegraphics [width=45mm]{standard.jpg}
 %   \begin{spacing}{1.5}
  %  \end{spacing}
  \end{flushleft}
\end{minipage}
\begin{minipage}[c]{0.50\textwidth}
  \begin{flushright}
%    \includegraphics [width=30mm]{figures/LPNHE.png} \\[0.2cm]
\begin{itemize}
\item Particules 
\begin{itemize}
\scriptsize{
\item Fermions, spin demi-entier: 3 familles de quarks et de leptons
\item Bosons, de spin entier: vecteurs des 3 interactions.}
\end{itemize}
\item Interactions:
\begin{itemize}
\scriptsize{
\item faible,forte et électromagnétique.}
\end{itemize}
\item Boson de Higgs:
\begin{itemize}
\scriptsize{
\item explique la masse des particules
\item découvert(?) au CERN en 2012}
\end{itemize}
\end{itemize}
  \end{flushright}
\end{minipage}
\normalsize
\end{center}
Grandes Questions:
\begin{itemize}
\item Validité du modèle pour de plus hautes énergies
\item Nouvelle physique
\end{itemize}
\end{frame}


\begin{frame}{Le \textbf{L}arge\, \textbf{H}adron\, \textbf{C}ollider}
\begin{center}
\includegraphics[scale=0.3]{lhc-aerial.jpg}
\end{center}
\begin{itemize}
\small{
\item Projet mené à Genève par le CERN
\item Collisionneur protons-protons (et PbPb).
\item Quatre points d'interaction pour quatre expériences (ALICE,LHCb,ATLAS et CMS)
\item Un anneau de 27 km à 100 m de profondeur
\item Dèmarrage le 23/11/2009 à une énergie de 900 GeV, en 2012, 8 TeV
\item Arreté depuis Mars 2013. Prochaines collisions en 2015 à une énergie de 14 TeV.}
\end{itemize}
\end{frame}
%\section[Event]{Collision dans ATLAS}
% avec l'environnement frame
\begin{frame}
  \frametitle{Désintegration $Z^0$ \rightarrow $e^+$$e^-$ dans ATLAS}
\begin {center}
\scriptsize{Vue de face, de profil du détecteur et dépôts d'energie dans le calorimètre}
  \includegraphics[scale=0.13]{MasterClass.png}
\end{center}
\scriptsize{$\eta = -ln\big[\tan\big( \frac{\theta}{2}\big)\big]$ ou $\theta$ est l'angle polaire, $\Phi$ est l'angle azimuthal et $E_T=\frac{E}{\cosh \eta}$.}
\end{frame}

\begin{frame}
  \frametitle{Objectifs du stage:}
 \begin{beamerboxesrounded}[scheme=clair]{}
 % petite note dans boite de couleur simple
Caractériser des électrons et des hadrons dans ATLAS\\
Etablir des efficacités d'identification d'électrons du  Z\\
Reconstruction du boson Z.
\end{beamerboxesrounded}\\

Outils:
\begin{center}
\begin{itemize}
\item Utilisation d'évenements simulés $Z^0$\rightarrow $e^+e^-$ %t\overline{t} \rightarrow $WbW\overline{b}$
\item Utilisation de données du LHC en 2012 à 8 TeV.
\item Utilisation du logiciel ROOT et développement d'un code C++ pour traiter ces données.
\end{itemize}
\end{center}
\end{frame}

% --------------------------------------------------

% ---------------------------------------------
% -------------------------------------------------
\subsection[Reconstruction]{Principe géneral}
\begin{frame}[containsverbatim]
  \frametitle{Reconstruction et identification des objets}
Longue chaine d'acquisition et de reconstruction du détecteur jusqu'aux données utilisateurs.
\small
\begin{itemize}
\item Traces issues du détecteur interne (Le trajectographe).
\item Amas provenant des cellules des calorimètres.
\end{itemize}
\begin{center}
\includegraphics[height=1.7cm,widht=1.7cm]{principe1.png}\\
\end{center}
\textbf{On appelle objet ``electron'' l'association d'un amas et de la meilleure trace qu'on peut lui associer  (la plus proche).}\\
L'identification des électrons se fait grâce à l'étude détaillée des traces et des dêpots énergetique dans le calorimètre électromagnétique.
\end{frame}
\begin{frame}{Identification dans le cas d'une simulation}
On connait la liste exacte des particules générées.
\begin{center}
\includegraphics[height=2.5cm,widht=2.5cm]{principe.png}\\
\end{center}
On définit une ``distance à la vérité'':
\begin{center}
\fbox{
\begin{minipage}{0.30\textwidth}
   $d= \sqrt{\Delta \eta ^2 + \Delta \Phi^2}$
\end{minipage}
}\\
\end{center}
où:\\
\begin{itemize}
\item $\Delta \eta = \eta_{reco} - \eta_{simulation}$ 
\item $\Delta \Phi = \Phi_{reco} - \Phi_{simulation}$
\end{itemize} 
On prendra $d \leq 0.2$ comme critère d'association.
%Le détecteur étant à symètrie cylindrique $\Phi$ représente l'angle azimuthal et $\eta$ n'est fonction que de l'angle polaire.\\
%En choisissant comme critère d'association standard $d \leq 0.2$, on est à même de dissocier les électrons des hadrons.
%\end{center}
\normalsize
\end{frame}



%\section[Variables]{Les coupures}
%\begin{frame}{Critère d'association}

%Pour reconstruire correctement un électron réel il faut avoir défini
%un ensemble de coupures sur des variables 
%discriminantes établies en travaillant sur des données simulées.\\
%\begin{center}
%On définit une ``distance'' à la vérité comme:
%\bigskip
%\fbox{
%\begin{minipage}{0.3\textwidth}
  % $d= \sqrt{\Delta \eta ^2 + \Delta \Phi^2}$
%\end{minipage}
%}\\
%\bigskip
%Et on prends comme critère d'association $d \leq 0.2$
%\end{center}
%\end{frame}


\begin{frame}{Fonctionnement du détecteur}

\small{En fonction de leur nature les particules généres lors des collisions interagissent différemment avec la matière composant le détecteur}
\begin{center}
\includegraphics[scale=0.4]{schemATLAS.jpg}\\
\end{center}
\small{Dans le cadre du stage j'utilise principalement le détecteur interne et le calorimètre électromagnétique}
\end{frame}

 
% ***************************************
% ******     II Les Variables        *******
% ***************************************
\begin{frame}{Variables Cinématiques}

\small{On obtient les distributions en E_{T}, \, $\eta$ et $\Phi$ pour les deux populations}
\begin{center}
\includegraphics[scale=0.14]{Et_Cut.png}
\includegraphics[scale=0.14]{Eta.png}
\includegraphics[scale=0.14]{Phi.png}\\
\end{center}
\small{Les électrons issus du $Z^0$ sont plutôt de haut pT (~40 GeV).}\\
\small{La distribution de $\Phi$ est uniforme}\\
\small{La distribution de $\eta$ est conforme à la théorie et aux limitations géomètriques du détecteur}\\
\end{frame}


\begin{frame}{Variables Discriminantes}
\small{
Certaines variables permettent d'établir une séparation claire entre les populations électroniques et hadroniques.\\
\begin{center}
\includegraphics[scale=0.28]{Reta_Cut.png}
\includegraphics[scale=0.28]{overP.png}
\end{center}
\begin{itemize}
\item  $R_{ \eta }$ décrit le développement des gerbes électromagnètiques
\item $\frac{E}{P}$ ratio de l'impulsion mesurée dans le trajectographe par l'énergie reconstruite dans le calorimètre électromagnétique
\end{itemize}}
\end{frame}

\section[Coupures]{Coupures}
\begin{frame}{Coupures}
\small{Pour isoler électrons l'une des méthodes les plus
  utilisées consiste à faire des coupures sur des lots de variables
  discriminantes.\\
\begin{center}
%\includegraphics[scale=0.5]{test.jpg}
\includegraphics[scale=0.28]{Reta_Cut_2.png}
\includegraphics[scale=0.28]{overP_2.png}
\end{center}
On définit 2 jeux de coupures correspondant à deux niveaux distincts
d'exigences : \color{green}Loose \color{normal}et \color{blue}Tight}
\end{frame}

\section[Efficacité]{Efficacité}
\begin{frame}{Efficacité}
\small{Il est important d'être à même de caractériser la fiabilité de
  l'identification d'un objet électron. 
On définit dans le cadre de
  la simulation Monte-Carlo une efficacité d'identification.}
\begin{center}
\includegraphics[scale=0.3]{efficacite_et.png}\\
\small{On peut la représenter ici pour deux séries de coupures, en fonction de Et.}
\end{center}

%\tiny{Dans le cas de données réelles on peut également définir des
 % efficacités en coupant sur un seul des deux électrons. (Méthode du
 % Tag and Probe). Puis on peut établir le rapport des distributions de
  %variables cinématiques de l'électron n'ayant subis aucune coupure et
  %des électrons ayant passé le critère d'identification choisis}
\end{frame}

\section[Masse Invariante]{Reconstruction du boson Z}
\begin{frame}{Reconstruction du boson $Z^0$}
\small{La relativité restreinte stipule que la pseudo-norme de la
quadri-impulsion est un invariant relativiste reliant l'energie du
corps et sa quantité de mouvement et une quantité que l'on nommera la
masse invariante}
\begin{center}
$m_{invariante}=\sqrt{\frac{E_i^2}{c^4}-\frac{\norme{\vec{p_i}^2}}{c^2}}$
\end{center}
\small{En utilisant les variables cinématiques  avec différents niveaux d'exigences sur la qualité des électrons reconstruits on peut obtenir la masse invariante d'un objet se désintegrant ici un boson $Z^0$.}
\begin{center}
\includegraphics[scale=0.21]{Mass_1.png}
\includegraphics[scale=0.21]{Mass_2.png}
%\includegraphics[scale=0.15]{Particule_Spectre.png}

\end{center}
\end{frame}

\section[Masse Invariante]{Reconstruction de particules réelles}
\begin{frame}{Reconstruction de particules réelles}
\small{Le même travail sur les données LHC permet d'obtenir une veritable spectroscopie des particules se désintégrant en deux électrons au sein d'ATLAS.}
\begin{center}
\includegraphics[scale=0.2]{Particule_Spectre.png}\\
On voit ainsi apparaitre Le$ J$/$\Psi (c\overline{c})le Upsilon (b\overline{b})$ et bien sur le boson $Z^0$.
\end{center}
\end{frame}



%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
\begin{frame}{Bilan}
\setbeamertemplate{blocks}[rounded]%
[shadow=true]
\begin{block}{Bénefices}
 \begin{itemize}
\item Comprendre le fonctionnement du détecteur ATLAS
\item Apprendre des méthodes d'analyses de donées
\item Découverte de l'environnement ROOT
\item Approfondissement de mes connaissances en C++
\end{itemize}
\end{block}
\begin{block}{Découverte du monde de la recherche}
 \begin{itemize}
\item Travail de groupe
\item Réeunions de travail hebdomadaires
\item Séminaires
\end{itemize}
\end{block}

%endant ces quelques semaines passées au LPNHE j'ai pu me familiariser avec le monde de la physique des particules.
%'ai pu constater quelques une des problèmatiques inhérentes à la reconstruction d'objets au sein des détecteurs présent sur le site du LHC.
%prés avoir passés les premières semaines de mon stage à établir des critères d'isolation d'électrons en travaillant sur des simulations MonteCarlo. J'ai pu pendant les deux dernières semaines me concentrer sur 
%e traitement de données provenant directement d'ATLAS. Cette première approche à conforté mon choix pour la recherche et mon gout pour la physique des particules.
\end{frame}


%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
%%   ANNEXES     
%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
\section[Annexe]{Annexes}
\begin{frame}{ANNEXES}
\begin{center}
\HUGE{ANNEXES}
\end{center}
\end{frame}



\begin{frame}{Résolution de la reconstruction}
Ayant accés à la vérité il est intéressant de quantifier la qualité de
reconstruction des variables cinématiques.\\
On peut donc tracer l'énergie reconstruite en fonction de l'énergie
réelle. 
\begin{center}
\includegraphics[scale=0.2]{Resolution.png}
\includegraphics[scale=0.2]{Resolution_var.png}\\
\end{center}
On peut également tracer la résolution de reconstruction de chacune
des variables cinématiques.
\end{frame}


\begin{frame}{Variable dans le trajectographe}
La trace est reconstruite dans 3 sous détecteurs (Pixel,SCT et TRT).
Le nombre d'impacts dans le détecteur pixel permet de connaitre la
qualité des traces.
\begin{center}
\includegraphics[scale=0.13]{Pixels.png}
\includegraphics[scale=0.13]{FHTR.png}\\
\end{center}
Le TRT a la particularité d'avoir un gain plus élevé pour les
électrons que pour les autres particules. En regardant la fraction de
signaux de haut seuil dans le TRT on peut distinguer les électrons des
hadrons. 
\end{frame}

\begin{frame}{Amas dans le calorimètre électromagnétique}
Le calorimètre est constitué de différents compartiments dans lequels
on reconstruit les énergies déposées lors du développement des gerbes
électromagnétiques. 
\begin{center}
\includegraphics[scale=0.2]{Depo0.png}
\includegraphics[scale=0.2]{Depo1.png}\\
\tiny
\begin{itemize}
\item Les $e^-$ déposent en moyenne 20 \% de leurs énergies dans le
  présampler et 15 \% de leur énergie dans le compartiment suivant.
\item Les hadrons déposent en moyenne 10 \% de leurs énergies dans le
  présampler et 8 \% de leur énergie dans le compartiment suivant
\end{itemize}
\end{center}
On remarque également que les gerbes des $e^-$ se développent
plus vite et sont différentes de celles engendrées par les hadrons.
\normalsize
\end{frame}


\begin{frame}{Formes des gerbes électromagnétiques dans les calorimètres}
Les $e^-$ laissent un dépôt fin dans le calorimètre électromagnétique tandis que les
dépôts des hadrons sont bien plus larges.
\begin{center}
\includegraphics[scale=0.13]{Reta.png}
\includegraphics[scale=0.13]{HadronickLeak.png}\\
\begin{itemize}
\item $R_{ \eta }$ Représente l'étalement transverse des dépôts dans le calorimètre.
\item $\frac{E_{T}^{Had}}{E_{T}^{el}}$ Représente la fraction relative d'energie déposée dans le calorimètre Hadronique.

\end{itemize}
\end{center}
\end{frame}

\end{document}




%%% Local Variables:
%%% ispell-local-dictionary: "french"
%%% End:
