| Campo DC | Valor | Idioma |
| dc.creator | Alves, Arthur Sodré de Oliveira | - |
| dc.date.accessioned | 2025-10-03T17:07:22Z | - |
| dc.date.available | 2025-10-03T17:07:22Z | - |
| dc.date.issued | 2025-07-23 | - |
| dc.identifier.citation | ALVES, Arthur Sodré de Oliveira. Calibração de energia na etapa rápida trigger de elétrons do experimento ATLAS utilizando árvores de decisão reforçadas por gradiente. 2025. 79 f. Dissertação – Escola Politécnica, Universidade Federal da Bahia, Salvador, 2025. | pt_BR |
| dc.identifier.uri | https://repositorio.ufba.br/handle/ri/43129 | - |
| dc.description.abstract | In high-energy physics, the very large data volume—with a substantial fraction arising from
background noise—makes it difficult to identify the phenomena of interest. To overcome this
complexity, an online event-selection system (the trigger) is employed, which in the ATLAS
experiment at the LHC operates in two sequential stages: the first-level trigger and the High-Level
Trigger (also called the rapid stage). Machine-learning techniques have been adopted to enhance
this selection.
In the context of electron identification, an accurate estimation of the energy deposited in
the calorimeters is crucial for the correct selection of candidates. Measurement errors can stem
from pileup effects, which artificially increase the reconstructed energy, and from longitudinal
and lateral energy losses, which lead to an underestimation of the true energy. Consequently,
inaccuracies in the energy estimate can compromise selection efficiency or raise the false-positive
rate.
This work proposes an energy-calibration methodology for the High-Level Trigger using an
ensemble of gradient-boosted decision trees (GBDTs). This approach is capable of modeling
non-linearities and capturing complex relationships in the data efficiently, thereby improving the
precision of the energy estimate.
The solution was integrated into the detector’s operational software framework and is currently
under evaluation for potential adoption in the coming years. In tests performed with simulated
data, we observed up to a 25% reduction in the dispersion of reconstructed energy, as well as a
20.6% improvement in the mean absolute percentage error in the low-energy range (0–30 GeV).
With validation data, it was possible to lower the selection threshold without compromising the
electron identification efficiency—resulting in a reduced false-positive rate, lower computational
demand, and an overall increase in trigger performance. | pt_BR |
| dc.language | por | pt_BR |
| dc.publisher | Universidade Federal da Bahia | pt_BR |
| dc.rights | Acesso Aberto | pt_BR |
| dc.subject | Física de altas energias | pt_BR |
| dc.subject | ATLAS | pt_BR |
| dc.subject | LHC | pt_BR |
| dc.subject | Trigger | pt_BR |
| dc.subject | Calibração de energia | pt_BR |
| dc.subject | Aprendizado de máquina | pt_BR |
| dc.subject.other | High-energy physic | pt_BR |
| dc.subject.other | ATLAS | pt_BR |
| dc.subject.other | LHC | pt_BR |
| dc.subject.other | Trigger | pt_BR |
| dc.subject.other | Energy calibration | pt_BR |
| dc.subject.other | Machine learning | pt_BR |
| dc.title | Calibração de energia na etapa rápida do trigger de elétrons do experimento ATLAS utilizando árvores de decisão reforçadas por gradiente | pt_BR |
| dc.type | Dissertação | pt_BR |
| dc.publisher.program | Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica (PPGEE) | pt_BR |
| dc.publisher.initials | UFBA | pt_BR |
| dc.publisher.country | Brasil | pt_BR |
| dc.subject.cnpq | CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA ELETRICA::MEDIDAS ELETRICAS, MAGNETICAS E ELETRONICAS INSTRUMENTACAO::INSTRUMENTACAO ELETRONICA | pt_BR |
| dc.contributor.advisor1 | Simas Filho, Eduardo F. de. | - |
| dc.contributor.advisor-co1 | Lieber Marin, Juan | - |
| dc.contributor.referee1 | Fernandes Jr., Antônio Carlos Lopes | - |
| dc.contributor.referee2 | Kaschny, Jorge Ricardo de Araújo | - |
| dc.contributor.referee3 | Rocha Neto, Ajalmar Rêgo da | - |
| dc.contributor.referee4 | Simas Filho, Eduardo F. de | - |
| dc.contributor.referee5 | Lieber Marin, Juan | - |
| dc.creator.Lattes | https://lattes.cnpq.br/8556119339875446 | pt_BR |
| dc.description.resumo | Na física de altas energias, o grande volume de dados – com uma parcela significativa proveniente
de ruído de fundo – dificulta a identificação dos fenômenos de interesse. Para contornar essa
complexidade, é adotado um sistema de seleção online de eventos (trigger), que no experimento
ATLAS do Large Hadron Collider (LHC ) opera em duas etapas sequenciais: o primeiro nível e o
trigger de alto nível (também denominado etapa rápida). Técnicas de aprendizado de máquina
têm sido empregadas para aprimorar essa seleção.
No contexto da detecção de elétrons, a estimação precisa da energia depositada nos caloríme-
tros é fundamental para a correta identificação de candidatos. Os erros nessa medida podem
decorrer de efeitos de pileup, que aumentam artificialmente a energia reconstruída, e de perdas
longitudinais e laterais de energia, que resultam em uma subestimação da energia verdadeira.
Como consequência, imprecisões na estimativa podem comprometer a eficiência da seleção ou
aumentar as taxas de falsos positivos.
Este trabalho propõe uma metodologia de calibração de energia para o trigger de alto nível,
utilizando um ensemble de árvores de decisão potenciadas por gradiente (Gradient Boosted
Decision Trees – GBDTs). Essa abordagem permite modelar não linearidades e capturar relações
complexas nos dados de forma eficiente, aprimorando a precisão da estimativa de energia.
A solução desenvolvida foi integrada ao ambiente de software de operação do detector, e está
atualmente em avaliação para possível adoção nos próximos anos. Nos testes realizados com
dados simulados, observou-se uma redução de até 25% na dispersão da energia reconstruída,
além de uma melhora de 20,6% no erro percentual absoluto médio na faixa de baixas energias (0
a 30 GeV). Com dados de validação, foi possível reduzir o limiar de seleção sem comprometer
a eficiência na identificação de elétrons, resultando em menor taxa de falsos positivos, menor
demanda computacional e aumento da eficiência global do sistema de trigger. | pt_BR |
| dc.publisher.department | Escola Politécnica | pt_BR |
| dc.type.degree | Mestrado Acadêmico | pt_BR |
| Aparece nas coleções: | Dissertação (PPGEE)
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