skip to main content
OSTI.GOV title logo U.S. Department of Energy
Office of Scientific and Technical Information

Title: Performance of top-quark and $$W$$-boson tagging with ATLAS in Run 2 of the LHC

Journal Article · · European Physical Journal. C, Particles and Fields
; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; more »; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; « less

The performance of identification algorithms (“taggers”) for hadronically decaying top quarks and W bosons in pp collisions at $$\sqrt{s}$$ = 13 TeV recorded by the ATLAS experiment at the Large Hadron Collider is presented. A set of techniques based on jet shape observables are studied to determine a set of optimal cut-based taggers for use in physics analyses. The studies are extended to assess the utility of combinations of substructure observables as a multivariate tagger using boosted decision trees or deep neural networks in comparison with taggers based on two-variable combinations. Furthermore, for highly boosted top-quark tagging, a deep neural network based on jet constituent inputs as well as a re-optimisation of the shower deconstruction technique is introduced. The performance of these taggers is studied in data collected during 2015 and 2016 corresponding to 36.1 fb–1 for the $$t\overline{t}$$ and γ+jet and 36.7 fb –1 for the dijet event topologies.

Research Organization:
Lawrence Berkeley National Laboratory (LBNL), Berkeley, CA (United States); Univ. of Massachusetts, Amherst, MA (United States); Oklahoma State Univ., Stillwater, OK (United States); Univ. of Oregon, Eugene, OR (United States); SLAC National Accelerator Laboratory (SLAC), Menlo Park, CA (United States); Harvard Univ., Cambridge, MA (United States)
Sponsoring Organization:
USDOE Office of Science (SC), High Energy Physics (HEP)
Contributing Organization:
ATLAS Collaboration
Grant/Contract Number:
AC02-05CH11231; SC0010004; SC0016013; AC02-76SF00515; SC0007881; SC0017996
OSTI ID:
1561914
Alternate ID(s):
OSTI ID: 1547285; OSTI ID: 1595359; OSTI ID: 1728685; OSTI ID: 1763759
Journal Information:
European Physical Journal. C, Particles and Fields, Vol. 79, Issue 5; ISSN 1434-6044
Publisher:
SpringerCopyright Statement
Country of Publication:
United States
Language:
English
Citation Metrics:
Cited by: 256 works
Citation information provided by
Web of Science

References (63)

Deep-learned Top Tagging with a Lorentz Layer journal January 2018
Searching for new heavy vector bosons inp $$\bar p$$ colliders journal March 1989
Systematics of quark/gluon tagging journal July 2017
Identifying boosted objects with N-subjettiness journal March 2011
Event generation with SHERPA 1.1 journal February 2009
Resonance searches with an updated top tagger journal June 2015
Strategies to identify boosted tops journal July 2008
LHC Machine journal August 2008
Matching NLO QCD computations with parton shower simulations: the POWHEG method journal November 2007
The toolkit for multivariate data analysis, TMVA 4 journal April 2010
Total Top-Quark Pair-Production Cross Section at Hadron Colliders Through O ( α S 4 ) journal June 2013
Towards an understanding of the correlations in jet substructure: Report of BOOST2013, hosted by the University of Arizona, 12th–16th of August 2013 journal September 2015
New Generation of Parton Distributions with Uncertainties from Global QCD Analysis journal July 2002
Top quark jets at the LHC journal April 2009
Maximizing boosted top identification by minimizing N-subjettiness journal February 2012
New parton distributions for collider physics journal October 2010
Energy correlation functions for jet substructure journal June 2013
In situ calibration of large-radius jet energy and mass in 13 TeV proton–proton collisions with the ATLAS detector journal February 2019
Observables for the Analysis of Event Shapes in e + e Annihilation and Other Processes journal December 1978
Jet-images — deep learning edition journal July 2016
Parton distributions for the LHC journal July 2009
Reports of my demise are greatly exaggerated: $N$-subjettiness taggers take on jet images journal January 2019
Fat Jets for a Light Higgs Boson journal March 2010
Jet shapes with the broadening axis journal April 2014
QCD-aware recursive neural networks for jet physics journal January 2019
Performance of b -jet identification in the ATLAS experiment journal January 2016
Search for heavy particles decaying into top-quark pairs using lepton-plus-jets events in proton–proton collisions at $$\sqrt{s} = 13$$ s = 13   $$\text {TeV}$$ TeV with the ATLAS detector journal July 2018
The anti- k t jet clustering algorithm journal April 2008
Pulling out all the tops with computer vision and deep learning journal October 2018
Parton distributions with QED corrections journal December 2013
Jet substructure classification in high-energy physics with deep neural networks journal May 2016
A general framework for implementing NLO calculations in shower Monte Carlo programs: the POWHEG BOX journal June 2010
Power counting to better jet observables journal December 2014
Longitudinally-invariant k⊥-clustering algorithms for hadron-hadron collisions journal September 1993
PYTHIA 6.4 physics and manual journal May 2006
Deep-learning top taggers or the end of QCD? journal May 2017
The automated computation of tree-level and next-to-leading order differential cross sections, and their matching to parton shower simulations journal July 2014
Multivariate discrimination and the Higgs+W/Z search journal April 2011
Recombination algorithms and jet substructure: Pruning as a tool for heavy particle searches journal May 2010
New approach to identifying boosted hadronically decaying particles using jet substructure in its center-of-mass frame journal February 2012
Tuning Monte Carlo generators: The Perugia tunes journal October 2010
Jet trimming journal February 2010
Herwig++ physics and manual journal November 2008
Successive combination jet algorithm for hadron collisions journal October 1993
Vector Boson Production at Hadron Colliders: A Fully Exclusive QCD Calculation at Next-to-Next-to-Leading Order journal August 2009
Production and integration of the ATLAS Insertable B-Layer journal May 2018
Jet Substructure as a New Higgs-Search Channel at the Large Hadron Collider journal June 2008
Stop reconstruction with tagged tops journal October 2010
The catchment area of jets journal April 2008
A brief introduction to PYTHIA 8.1 journal June 2008
A New Method for Combining NLO QCD with Shower Monte Carlo Algorithms journal November 2004
A parton shower algorithm based on Catani-Seymour dipole factorisation journal March 2008
Finding top quarks with shower deconstruction journal March 2013
Geant4—a simulation toolkit
  • Agostinelli, S.; Allison, J.; Amako, K.
  • Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section A: Accelerators, Spectrometers, Detectors and Associated Equipment, Vol. 506, Issue 3 https://doi.org/10.1016/S0168-9002(03)01368-8
journal July 2003
QCD matrix elements and truncated showers journal May 2009
Better jet clustering algorithms journal August 1997
Production and Integration of the ATLAS Insertable B-Layer text January 2018
Deep-learned Top Tagging with a Lorentz Layer text January 2018
The automated computation of tree-level and next-to-leading order differential cross sections, and their matching to parton shower simulations text January 2014
QCD matrix elements and truncated showers text January 2009
Parton distributions for the LHC text January 2007
Resonance searches with an updated top tagger text January 2015
Event generation with SHERPA 1.1 text January 2009

Cited By (1)

Automating the construction of jet observables with machine learning text January 2019

Figures / Tables (45)


Similar Records

Anomaly detection search for new resonances decaying into a Higgs boson and a generic new particle $X$ in hadronic final states using $\sqrt{s}$ = 13 TeV $pp$ collisions with the ATLAS detector
Journal Article · Mon Sep 18 00:00:00 EDT 2023 · Physical Review. D. · OSTI ID:1561914

Measurements of b-jet tagging efficiency with the ATLAS detector using $ t\overline{t} $ events at $ \sqrt{s}=13 $ TeV
Journal Article · Wed Aug 01 00:00:00 EDT 2018 · Journal of High Energy Physics (Online) · OSTI ID:1561914

Jet tagging in the Lund plane with graph networks
Journal Article · Thu Mar 04 00:00:00 EST 2021 · Journal of High Energy Physics (Online) · OSTI ID:1561914