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Title: Configuration and performance of the ATLAS b-jet triggers in Run 2
Abstract Several improvements to the ATLAS triggers used to identify jets containing b -hadrons ( b -jets) were implemented for data-taking during Run 2 of the Large Hadron Collider from 2016 to 2018. These changes include reconfiguring the b -jet trigger software to improve primary-vertex finding and allow more stable running in conditions with high pile-up, and the implementation of the functionality needed to run sophisticated taggers used by the offline reconstruction in an online environment. These improvements yielded an order of magnitude better light-flavour jet rejection for the same b -jet identification efficiency compared to the performance in Run 1 (2011–2012). The efficiency to identify b -jets in the trigger, and the conditional efficiency for b -jets that satisfy offline b -tagging requirements to pass the trigger are also measured. Correction factors are derived to calibrate the b -tagging efficiency in simulation to match that observed in data. The associated systematic uncertainties are substantially smaller than in previous measurements. In addition, b -jet triggers were operated for the first time during heavy-ion data-taking, using dedicated triggers that were developed to identify semileptonic b -hadron decays by selecting events with geometrically overlapping muons and jets.  more » « less
Award ID(s):
2111046
PAR ID:
10318267
Author(s) / Creator(s):
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Date Published:
Journal Name:
The European Physical Journal C
Volume:
81
Issue:
12
ISSN:
1434-6044
Format(s):
Medium: X
Sponsoring Org:
National Science Foundation
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  1. null (Ed.)
    Abstract This paper describes a study of techniques for identifying Higgs bosons at high transverse momenta decaying into bottom-quark pairs, $$H \rightarrow b\bar{b}$$ H → b b ¯ , for proton–proton collision data collected by the ATLAS detector at the Large Hadron Collider at a centre-of-mass energy $$\sqrt{s}=13$$ s = 13   $$\text {TeV}$$ TeV . These decays are reconstructed from calorimeter jets found with the anti- $$k_{t}$$ k t $$R = 1.0$$ R = 1.0 jet algorithm. To tag Higgs bosons, a combination of requirements is used: b -tagging of $$R = 0.2$$ R = 0.2 track-jets matched to the large- R calorimeter jet, and requirements on the jet mass and other jet substructure variables. The Higgs boson tagging efficiency and corresponding multijet and hadronic top-quark background rejections are evaluated using Monte Carlo simulation. Several benchmark tagging selections are defined for different signal efficiency targets. The modelling of the relevant input distributions used to tag Higgs bosons is studied in 36 fb $$^{-1}$$ - 1 of data collected in 2015 and 2016 using $$g\rightarrow b\bar{b}$$ g → b b ¯ and $$Z(\rightarrow b\bar{b})\gamma $$ Z ( → b b ¯ ) γ event selections in data. Both processes are found to be well modelled within the statistical and systematic uncertainties. 
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  2. Abstract The CERN LHC provided proton and heavy ion collisions during its Run 2 operation period from 2015 to 2018. Proton-proton collisions reached a peak instantaneous luminosity of 2.1× 1034cm-2s-1, twice the initial design value, at √(s)=13 TeV. The CMS experiment records a subset of the collisions for further processing as part of its online selection of data for physics analyses, using a two-level trigger system: the Level-1 trigger, implemented in custom-designed electronics, and the high-level trigger, a streamlined version of the offline reconstruction software running on a large computer farm. This paper presents the performance of the CMS high-level trigger system during LHC Run 2 for physics objects, such as leptons, jets, and missing transverse momentum, which meet the broad needs of the CMS physics program and the challenge of the evolving LHC and detector conditions. Sophisticated algorithms that were originally used in offline reconstruction were deployed online. Highlights include a machine-learning b tagging algorithm and a reconstruction algorithm for tau leptons that decay hadronically. 
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  3. null (Ed.)
    Abstract A search is presented for new phenomena in events characterised by high jet multiplicity, no leptons (electrons or muons), and four or more jets originating from the fragmentation of b -quarks ( b -jets). The search uses $$139~\hbox {fb}^{-1}$$ 139 fb - 1 of $$\sqrt{s}$$ s = 13 TeV proton–proton collision data collected by the ATLAS experiment at the Large Hadron Collider during Run 2. The dominant Standard Model background originates from multijet production and is estimated using a data-driven technique based on an extrapolation from events with low b -jet multiplicity to the high b -jet multiplicities used in the search. No significant excess over the Standard Model expectation is observed and 95% confidence-level limits that constrain simplified models of R-parity-violating supersymmetry are determined. The exclusion limits reach 950 GeV in top-squark mass in the models considered. 
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  4. Abstract The ATLAS detector is installed in its experimental cavern at Point 1 of the CERN Large Hadron Collider. During Run 2 of the LHC, a luminosity of  ℒ = 2 × 1034cm-2s-1was routinely achieved at the start of fills, twice the design luminosity. For Run 3, accelerator improvements, notably luminosity levelling, allow sustained running at an instantaneous luminosity of  ℒ = 2 × 1034cm-2s-1, with an average of up to 60 interactions per bunch crossing. The ATLAS detector has been upgraded to recover Run 1 single-lepton trigger thresholds while operating comfortably under Run 3 sustained pileup conditions. A fourth pixel layer 3.3 cm from the beam axis was added before Run 2 to improve vertex reconstruction and b-tagging performance. New Liquid Argon Calorimeter digital trigger electronics, with corresponding upgrades to the Trigger and Data Acquisition system, take advantage of a factor of 10 finer granularity to improve triggering on electrons, photons, taus, and hadronic signatures through increased pileup rejection. The inner muon endcap wheels were replaced by New Small Wheels with Micromegas and small-strip Thin Gap Chamber detectors, providing both precision tracking and Level-1 Muon trigger functionality. Trigger coverage of the inner barrel muon layer near one endcap region was augmented with modules integrating new thin-gap resistive plate chambers and smaller-diameter drift-tube chambers. Tile Calorimeter scintillation counters were added to improve electron energy resolution and background rejection. Upgrades to Minimum Bias Trigger Scintillators and Forward Detectors improve luminosity monitoring and enable total proton-proton cross section, diffractive physics, and heavy ion measurements. These upgrades are all compatible with operation in the much harsher environment anticipated after the High-Luminosity upgrade of the LHC and are the first steps towards preparing ATLAS for the High-Luminosity upgrade of the LHC. This paper describes the Run 3 configuration of the ATLAS detector. 
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  5. Several processes studied by the ATLAS experiment at the Large Hadron Collider produce low momentum b-flavored hadrons in the final state. This paper describes the calibration of a dedicated tagging algorithm that identifies b-flavored hadrons outside of hadronic jets by reconstructing the soft secondary vertices originating from their decays. The calibration is based on a proton-proton collision dataset at a center-of-mass energy of 13 TeV corresponding to an integrated luminosity of 140 fb−1. Scale factors used to correct the algorithm’s performance in simulated events are extracted for the b-tagging efficiency and the mistag rate of the algorithm using a data sample enriched in t¯t events. Several orthogonal measurement regions are defined, binned as a function of the multiplicities of soft secondary vertices and jets containing a b-flavored hadron in the event. The mistag rate scale factors are estimated separately for events with low and high average numbers of interactions per bunch crossing. The results, which are derived from events with low missing transverse momentum, are successfully validated in a phase space characterized by high missing transverse momentum and therefore are applicable to new physics searches carried out in either phase space regime. 
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