Reconstruire les traces

Le logiciel O.R.C.A. possède plusieurs méthodes de reconstruction de traces prenant en compte la diversité des événements et les besoins des utilisateurs.

Les différentes méthodes comporte deux tâches précises :

1. trouver la meilleure association de "hits" parmi les $4 . 10^3 - 5 . 10^4$ "hits" (par événement) répartis sur les différentes couches du trajectographe pour former une trajectoire dont voici quelques exemples de filtrage :
   • Kalman Filter : filtre classique pour la reconstruction des traces, détaillé ci-dessous (figure ),
   • GaussianSumFilter : filtre où chaque paramètre des traces est décrit comme une somme de gaussiennes. Ce filtre est particulièrement bien optimisé pour des bruits non gaussien,
   • DeterministicAnnealingFilter : filtre itératif utilisant le Kalman Filter,
   • MultiTrackFilter : filtre particulièrement bien adapté aux jets de particules très denses.
2. reconstruire par lissage ("smoothing") la trace optimale correspondant aux "hits" précédemment associés.

En particulier, pour chaque "hit" des 3 couches de détecteurs silicium à pixels du trajectographe, on recherche tous les couples de "hits" compatibles (sur deux couches différentes). Ces couples constituent la base de la trajectoire.

Puis pour chaque couple de "hits", les paramètres de la trajectoire sont grossièrement estimés pour la recherche du "hit" de la couche suivante avec lequel il formera la trajectoire la plus compatible en impulsion et en position (figure ).

Figure: Sélection des "hits" compatibles de la couche interne en fonction du "hit" de la couche externe et du faisceau.

On procède ainsi itérativement en propageant les paramètres de la trajectoire à la couche suivante tout en tenant compte du champ magnétique et de la perte d'énergie entre les couches de détecteurs. Chaque paramètre est réévalué en utilisant les informations relatives au nouvel "hit" trouvé et son estimation est alors de plus en plus précise au fur et à mesure que les couches sont analysées et les "hits" inclus à la trajectoire.

Ensuite, on procède dans le sens inverse des couches déjà analysées pour faire remonter l'information aux premières couches et ainsi améliorer l'estimation des paramètres sur chaque couche. La trace finale est l'ensemble des points moyens des deux trajectoires obtenues dans un sens et dans l'autre.

Enfin, les "hits" inutilisés sont récupérés pour essayer de compléter les traces partiellement reconstruites. De plus, toutes les traces d'impulsion inférieure à 1 GeV sont éliminées (environ 70% des traces) comme le nombre important de "hits" non utilisés pour la reconstruction des traces sur les figures et .

Figure: Les 4209 "hits".

Figure: Et les 25 traces reconstruites.

Figures et : Un événement $b$ $\bar{b}$ de 50 GeV et avec une pseudo-rapidité $\eta < 1,4$ (sans empilement).

Après avoir obtenu l'ensemble des traces composant un événement, l'étape suivante est la reconstruction des vertex.