kopio: un nuovo esperimento per la misura del branching ratio del decadimento a. nappi università...
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KOPIO: un nuovo esperimento per la misura del branching ratio del decadimento
A. NappiA. Nappi
Università di PerugiaUniversità di Perugia
Padova 4/11/04Padova 4/11/04
00 LK
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A.Nappi – KOPIO - Padova 3/11/04
Sommario Perché KPerché K
Decadimenti FCNC Aspetti “golden” del
decadimento K
Il futuroIl futuro KL0
BNL KOPIO• La tecnica• Microbunching• Fasci• Rivelatori• Metodi di analisi e
previsioni per la sensibilià
• Sottoprodotti E391 a JPARC
Situazione sperimentale Situazione sperimentale attualeattuale
KL0 Limite di Grossman-
Nir Limiti di KTEV KEK: E391a
K++ BNL: E787, E949
K++ FNAL: CKM P140 CERN: NA48/3 JPARC
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Decadimenti di tipo FCNC Processi che cambiano flavour ma non carica dei Processi che cambiano flavour ma non carica dei
quarksquarks Assenti al “tree” level nello standard model Secondo ordine nelle interazioni deboli (loops)
L’unitarietà della matrice CKM fornisce soppressione aggiuntiva (meccanismo GIM)
Nei canali con violazione di CP effetto residuo solo attraverso le differenze di fase tra gli elementi della matrice CKM
L’insieme di questi meccanismi di soppressione L’insieme di questi meccanismi di soppressione rende questi canali particolarmente sensibili ad rende questi canali particolarmente sensibili ad effetti fuori dello standard modeleffetti fuori dello standard model
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K ll
K0 ll
Soppressione delle FCNC
tbtstd
cbcscd
ubusud
VVV
VVV
VVV
u
uc
ct
t
uct
*usudVV *
cscdVV 0* tstdVV
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KL 0 - Un po’ di storia
Gilmann-Wise (Phys.Rev.D21:3150, 1980) Contributo di violazione diretta di CP ( scambio di 1
fotone ) Stesso ordine di grandezza di quello di violazione
attraverso il mixing (cfr ’/ ~ 10 –
3 )
Difficoltà teoriche Contributo CP conserving da scambio di due fotoni Violazione diretta vs. violazione indiretta
• La valutazione teorica di questi aspetti deve includere effetti di interazioni a long range
Difficoltà sperimentali Fondo da (Greenlee,Phys.Rev.D42:3724,1990)
Dominato da interazioni short range Contributo di violazione indiretta di CP trascurabile
(Littenberg, Phys.Rev.D39:3322,1989 )
eeKL00
eeKL0
00 LK
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K : elementi di matrice adronici
Peculiarità della trattazione teorica di questo Peculiarità della trattazione teorica di questo processoprocesso hamiltoniana efficace dominata dall’operatore
l’operatore che compare nella descrizione del decadimento K+0e+
è membro dello stesso doppietto di spin isotopico
gli elementi di matrice adronici possono essere estratti dalle misure sul decadimento semileptonico del K
l’input teorico richiesto è solo il calcolo dei coefficienti di Wilson della operator product expansion che può essere affidabilmente effettuato con tecniche perturbative
ds 51
K1K1 500
50 usds
us 51
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KL 0: violazione di CP
Littenberg: U.L. all’ampiezza CP conserving dalle proprietà di spin isotopico (I=½, Iz=+1/2) dell’hamiltoniana efficace
K12
1K1 5
05
0 dsds
KAKA Re001
KAKA Im002
1522
001
200
102..
..
KRBK
KKRB
LL
LCPind L
002
001
00 KAKAKA L
CPconserving Violazione diretta
Violazione indiretta
Dal B.R. misurato di K++ ( ~ 10
– 10)
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CP di uno stato 0 con J=0 CP(CP(00) = CP() = CP(00)CP()CP()(-1))(-1)LL
L=J(L=J() perché combinati devono ) perché combinati devono dare lo spin del Kdare lo spin del K
CP(CP(00) = (-1)) = (-1)J+1J+1CP(CP() = ) =
= (-1)= (-1)J+1 J+1 (-1)(-1)S+1 = S+1 = (-1)(-1)J+1J+1
J=0 non è possibile perché JJ=0 non è possibile perché Jzz=1 se =1 se asse di quantizzazione lungo gli asse di quantizzazione lungo gli impulsi nel riferimento di quieteimpulsi nel riferimento di quiete
J>1 non è possibile se la coppia J>1 non è possibile se la coppia è prodotta dalla corrente è prodotta dalla corrente
CP(CP(00) = + 1) = + 1
L momento angolare relativo tra 00 e ( e () nel ) nel rif. di quiete del Krif. di quiete del K00
Come nel positronio ...Come nel positronio ...
P(fP(ff)=(-1)f)=(-1)ll+1+1
C(fC(ff)=(-1)f)=(-1)ll+S+S
... ... ... ...
5
_
1
0ppr
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K nel modello standard
20
2410
2202
100.1
ReReIm..
..
A
XXXeKRBV
KRB
ttcctt
us
1
1--i+i
2410
202
00
101.4
Im..
..
A
XK
KeKRB
V
KRB
ttL
us
L
L
Vincoli su fasi CP Vincoli su fasi CP della matrice CKMdella matrice CKM
Incertezze teoriche ~2-5%
Solo dalla fisica dei K
Insieme alle misure Insieme alle misure golden dal sistema dei B golden dal sistema dei B
vincolo non banale sulla violazione di CP nelle interazioni con S=1
2222
2
22
1
11
1
122sin
td
ts
d
s
V
V
Bm
Bm
cdcsc
tdtst
VV
VV*
*
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Riassunto su KL 0 Motivi di interesse teoricoMotivi di interesse teorico
Dominato da violazione diretta di CP Ampiezza di transizione legata, senza incertezze
teoriche, ai parametri che caratterizzano il flavor mixing KL 0 e K+ + , insieme alle misure “golden”
del sistema del B, forniscono vincoli sovradeterminati sul flavor mixing del modello standard
Limite di Grossman-NirLimite di Grossman-Nir esiste già un vincolo teorico solido col quale
l’esperimento deve confrontarsi si deduce, con considerazioni di I-spin, dal B.R.(K++
) C.L. 90% al 107.1..
..
9
002
00
KRBK
KKRB
LL
LL
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KL0 : problematica
sperimentale B.R. previsto nel modello standard: ( 3 ± 1 ) X 10B.R. previsto nel modello standard: ( 3 ± 1 ) X 10-11-11
Segnatura sperimentale estremamente tenueSegnatura sperimentale estremamente tenue Solo due fotoni rivelati Senza accorgimenti particolari non è noto il vertice di
decadimento né l’energia del K0 Fondi dominanti:Fondi dominanti:
Decadimenti del K 34% dei decadimenti del KL ha almeno un 0
• es. KL 0 0 ( B.R.=9.3 X 10-4)
• KL + - 0 ( B.R. = 1.25 X 10-1) ma anche, cattiva identificazione
• es. KL e+– ( B.R.=3.9 X 10-1)
• KL e+– ( B.R.=3.6 X 10-3) Interazioni di neutroni del fascio Decadimenti di iperoni, e.g. 0 n
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KL0 in a nutshell
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KL0 : i requisiti
sperimentali 2 fotoni e niente altro2 fotoni e niente altro
sistema di veto “ermetico” I due fotoni vengono dal decadimento del I due fotoni vengono dal decadimento del 00
Richiede conoscenza del vertice ... v. in seguito ... Caratteristiche cinematicheCaratteristiche cinematiche
Fondo più importante è KL0 0 . energia del 0 nel centro di massa impulso trasverso del 0 rispetto alla direzione di volo del
K0 • entrambi hanno “end point” più alto che la maggior
parte dei canali di fondo, ma la frazione di spettro “pulita” è piccola e dipende dalla risoluzione
Minimizzare il materiale attraversato dai neutroni del fascioMinimizzare il materiale attraversato dai neutroni del fascio vuoto di alta qualità piccolo alone del fascio
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Vincoli cinematici per KL 0
Veto ermetico complementato da vincoli cinematiciVeto ermetico complementato da vincoli cinematici End point dello spettro dei 0 da KL00: pT> 209MeV/c
Solo 9.5% dei KL 0 hanno 0 al di sopra pT> x utile anche con x< 209MeV /c
rigetto eventi con fotone lento dei due 0 non rivelato
Pencil beam
z da M(0)
z da geometria
Misura pMisura pTT Rivelazione calorimetrica “normale” dei 0
Vincolo m(0 ) non disponibile Senza pencil beam cattiva risoluzione pT
Misura della direzione di almeno un fotone Permette uso vincolo m(0) Permette buona determinazione pT
senza pencil beam
La conoscenza dell’impulso del K La conoscenza dell’impulso del K permetterebbe la trasformazione al permetterebbe la trasformazione al centro di massacentro di massa
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Esempio di KTEV
Uso di Uso di 00 e e++ e e–– permettepermette
vincolo sulla massa del 0 (per 0 vertice non conosciuto)
miglioramento della risoluzione sulla misura del pT ( senza pencil beam)
mama B.R.(0 e+ e– )=1.2%
B.R. < 5.9×10B.R. < 5.9×10–7–7 al 95% CL al 95% CL
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KL0: KEK E391a
Approvato nel 97, ha seguito un programma di sviluppo graduale, Approvato nel 97, ha seguito un programma di sviluppo graduale, con uno studio sistematico dei problemi sperimentali rilevanti con uno studio sistematico dei problemi sperimentali rilevanti
Es: misure delle inefficienze dei rivelatori e dei loro limiti fisici Sensibilità di progetto ~ 1Sensibilità di progetto ~ 11010-10-10 . . Esperimento pilota per futura iniziativa a JPARC per sensibilità 3Esperimento pilota per futura iniziativa a JPARC per sensibilità 310101414
<p><p>KK 2 GeV/c 2 GeV/c Pencil beam per misura Pencil beam per misura
accurata dell’impulso accurata dell’impulso trasverso del trasverso del 00
Calorimetro a CsI puroCalorimetro a CsI puro Doppia regione di veto Doppia regione di veto
per eliminare fondo da per eliminare fondo da 3300 con con all’indietro all’indietro
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E391: misure di inefficienza
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Run 2004 di E391a
Richiesto ulteriore periodo di presa dati nel 2005Richiesto ulteriore periodo di presa dati nel 2005
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• K+ stop
• Fascio separato
• Copertura veto
• Misure ridondanti del ImpulsoRangeEnergiaSequenza di deca-
dimento e
E787 a BNL (K+ + )
Particelle cariche
B.R.(+ 0)=21%
B.R(+)=63%
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Risultati finali di E787 p tra i picchi del tra i picchi del e del e del Fondo stimato con datiFondo stimato con dati
Per ogni sorgente set di tagli indipendenti incrociati
Correlazioni verificate sui dati allargando i tagli
5.95.910101212KK++ con con =2 =2 1010−3−3
2 eventi con fondo stimato di 2 eventi con fondo stimato di 0.15 0.15
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BNL E949 (upgrade di E787) Proposta originariaProposta originaria
2 anni di presa dati per SES10–11/ evt ( 7 eventi per il BR dello S.M.)
Sensibilità 14 × (efficienza del DAQ e uso di pioni “soft”) Approvati per 2002-2003 ed upgrade effettuato, maApprovati per 2002-2003 ed upgrade effettuato, ma
finanziamenti per presa dati troncati dal DOE (!) dopo 1/3 E787
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KOPIO: approccio nuovo a 0
In aggiunta ai veto usare il maggior numero di vincoli cinematici possibili
Energia, posizione, direzione, tempo dei Impulso del KL mediante TOF per
transformazione al CM Vantaggi
manopola indipendente dal veto per variare la percentuale di fondo
complementare al veto perché permette di evitare regioni in cui l’efficienza è bassa
Preradiatore tracciante per la misura della direzione dei
Misura di E combinando prerad + Shashlik
Copertura ermetica dei veto inclusa la regione del fascio
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La tecnica del micro-bunching
RichiesteRichieste Larghezza del bunch ~ risoluzione temporale: 150-
250ps Separazione dei bunch per evitare ambiguità nella
determinazione del tempo di volo: 40ns Bunching factor=separazione/larghezza RMS: 160 -
260 Tecnica di bunching all’estrazioneTecnica di bunching all’estrazione
Si debuncha il fascio circolante Si accende una radiofrequenza a 25 MHz non in
risonanza con la frequenza di rivoluzione Diminuendo lentamente il campo magnetico si portano i
protoni di impulso più alto vicini alla risonanza I protoni in fase con la radiofrequenza ricevono una
modulazione in energia sufficiente a farli entrare in risonanza con le oscillazioni trasversali
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Rappresentazione pittorica
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Misure e simulazioni del -bunching
Test del principio Test del principio con cavità a 93MHz, con cavità a 93MHz, 25kV25kV larghezza rms: 245ps
SimulazioniSimulazioni Per stesso RMS a
25MHz richiesto RF voltage > 150kV
Schema preferitoSchema preferito Due cavità
armoniche 25 MHz, 150 kV 100 MHz, 150 kV
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Estinzione
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L’apparato sperimentale
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L’apparato sperimentale
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Il fascio Angolo di produzione 45°Angolo di produzione 45° Fascio ellitticoFascio ellittico
5mrad in vert. ×100mrad in orizz. Flussi di KFlussi di KLL con 7 × 10 con 7 × 101313 pot pot
decadimenti tra ultimo collimatore e prerad: 2.6 107
decadimenti/bunch:0.43 (singoli: e-0.43=0.65)
Flussi di n con 7 × 10Flussi di n con 7 × 101313 pot pot su fascio: > 10MeV: 0.6 1011 Alone in corso di ottimizzazione
< 10-4 per limitare overveto richieste più stringenti per
limitare la produzione di 0 che può generare fondo.
Spettro del fascio all’ingresso della regione di decadimento (MeV/c)
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Parametri del fascio Angolo di produzione 45°Angolo di produzione 45° Fascio ellitticoFascio ellittico
5mrad in vert. ×100mrad in orizz. Flussi di KFlussi di KLL con 7 × 10 con 7 × 101313 pot pot
all’uscita dell’ultimo collimatore: (z=8.5): 1.4 108
decadimenti tra ultimo collimatore e prerad: 2.6 107
decadimenti/bunch:0.43 (singoli: e-0.43=0.65)
Fotoni ridotti con spoiler in B fieldFotoni ridotti con spoiler in B field > 10MeV: 1.4 1010 ~250/ bunch
Spettro del fascio all’ingresso della regione di decadimento (MeV/c)
Flussi di n con 7 × 10Flussi di n con 7 × 101313 pot pot su fascio: > 10MeV: 0.6 1011 ; >100MeV: 0.4 1011
Alone in corso di ottimizzazione < 10-4 per limitare overveto richieste più stringenti per limitare la produzione di 0 che
può generare fondo.
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Beam halo e S/B vs aspect ratio
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Schema di collimazione
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Misura dei DirezioneDirezione
Preradiatore di bassa densità Risoluzione 25mrad a 250MeV (E–0.7 )
EnergiaEnergia Calorimetro Shashlik + preradiatore
Shashlik da solo, su test beam, ha dato 2.9%/E Combinando le due misure, studi Monte-Carlo
indicano la possibilità di raggiungere una risoluzione del 2.7%/E
TempoTempo (t) 0.2 ns
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Preradiatore (TRIUMF) 64 strati di 0.034 X0 (5X5 m2)
Celle drift 5 X 5 mm2 ( lettura filo e strisce catodiche )
Scintillatore per misura E in congiunzione col calorimetro
)(%7.2
GeVEE
Prestazioni: Risoluzione angolare 25 mrad
@250MeV ( E–0.7) Risoluzione in energia insieme
a Shashlik
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Shashlik (Yale)
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Altre prestazioni dello shashlik
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Preradiatore+Shashlik: GEANT
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Sistema di veto: specifiche Particelle cariche:Particelle cariche:
Prestazioni estrapolate da misure a KEK e dati su processi di assorbimento nucleare
e+ :
e– : 10–4
per limitare l’assorbimento nucleare tale efficienza deve essere ottenuta in < 3mm Sci
Copertura della regione del Copertura della regione del fasciofascio
per fotoni: contatori di Cerenkov “insensibili” ai neutroni (catcher)
per cariche: contatori di veto a valle di magnete “sweeping”
Prestazioni di riferimento E787 con miglioramenti ~ 2 X
sampling migliore (sp. bassa E) # di lunghezze di radiazione
Limite fisico da processi di fotodisintegrazione
5
24
101 :
,200max
105.1105.11 :
MeVp
MeVEe
05.01
FotoniFotoni
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Efficienze di veto per fotoni: dati
Limitazioni fisiche legate a sampling, punch through, fotodisintegrazione Limitazioni fisiche legate a sampling, punch through, fotodisintegrazione ES171 a KEKES171 a KEK
taggati prodotti per e bremsstrrahlung eventi inefficienti identificati mediante i neutroni emessi nella fotodisintegrazione
lower limit ? 1mmPb + 3mm Sci per 18X0
E787 a BNLE787 a BNL da K+ + 0 1mm Pb + 5mm Sci per 15X0
Entrambi usano soglia di 10MeVEntrambi usano soglia di 10MeV KOPIO KOPIO
sampling migliore 0.5mmPb+7mmSci per 3.2X0
1mmPb+7mmSci per 14.8X0
possibilità di soglia minore? Legata a valutazione di rate
da alone del fascio + n lenti
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Efficienza di veto per carichi: dati
Misure di Inagaki a KEKMisure di Inagaki a KEK 1GeV/c, 1cmSci; soglia 1MeV
( misura essenzialmente la probabilità dei fenomeni di assorbimento )
Probabilità di Probabilità di assorbimento (/cm)assorbimento (/cm)
e+: (3.2±0.9) ×10–4
+: < 1.6 ×10–5
e– :< 1.3 ×10–4
–: (6±1) ×10–4
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Veto per fotoni
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Veto per fotoni: upstream (Mosca)
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Veto per fotoni: barrel (Mosca)
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Veto per particelle cariche (Zurigo)
Progetto ancora in Progetto ancora in evoluzioneevoluzione
interni alla regione di decadimento evacuata
Alto light yield per rivelazione in < 1mm
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Prestazioni dei veto carichi
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Beam catcher
Viene coperta con veto anche la Viene coperta con veto anche la regione del fascio ( a valle ) regione del fascio ( a valle )
Contatori di Cerenkov insensibili ai neutroni di bassa energia
512 moduli in 25 righe
Veto accidentali:Veto accidentali: 1.8% n + 1.2% KL
Inefficienza per Inefficienza per DPR=10nsDPR=10ns
0.3% da n < 0.1% da del fascio
Arrivano >4ns prima
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Test prototipi catcher (Kyoto)
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Risposta del catcher a protoni
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Il problema del trigger E’ possibile realizzare un trigger sufficientemente selettivo E’ possibile realizzare un trigger sufficientemente selettivo
((~~100kHz) ed efficiente (100kHz) ed efficiente (~~90%) solo con segnali di scintillatori?90%) solo con segnali di scintillatori?
Cond.Cond.
No mult No mult decdec
: :
no no mult.dec.mult.dec.
in fid. in fid. reg.reg.
: : Any Any number number of dec. of dec.
MicrobunchMicrobunch
Soglia Soglia
in PRin PR99.299.2±0.2±0.2 99.499.4±0.3±0.3 99.699.6±0.2±0.2 39.339.3±0.2±0.2
& X-Y& X-Y
CLUSTERCLUSTERSS
94.594.5±0.6±0.6 92.1 92.1 ±1.0±1.0
67.367.3±1.4±1.4 17.717.7±0.2±0.2
& Veto& Veto 91.3 91.3 ±0.7±0.7 79.3 79.3 ±1.5±1.5
50.3 50.3 ±1.5±1.5
0.65 0.65 ±0.03±0.03
RateRate 163 kHz163 kHz
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A.Nappi – KOPIO - Padova 3/11/04
Aspetti critici del livello 0
NX vs Ny non fornisce NX vs Ny non fornisce discriminazione sufficientediscriminazione sufficiente
In particolare: contributo da vertici fuori della regione fiduciale
Uso estensivo delle Uso estensivo delle condizioni di vetocondizioni di veto
Perdite per accidentali stimate tengono conto solo dei decadimenti del K
Contromisure:Contromisure: Miglioramento del pattern
recognition per maggiore selettività sulla origine delle tracce
Controllo della risoluzione temporale online
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A.Nappi – KOPIO - Padova 3/11/04
Algoritmi di pattern recognition per trigger (PG)
È possibile ottenere una È possibile ottenere una informazione grossolana sulla informazione grossolana sulla direzione utilizzando solo direzione utilizzando solo informazioni logiche degli scintillatoriinformazioni logiche degli scintillatori
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A.Nappi – KOPIO - Padova 3/11/04
Strategie di analisi ( qualitativo)
Richieste principali 1 o 2 convertiti in prerad (42%+49%) la richiesta di 1 decadimento/bunch costa 35% in efficienza, ma:
• efficienza dei veto ben controllata• difficile distinguere veto da extra particles rispetto a eventi diversi
Uso della cinematica • potere di rigetto diretto• per “scansare” regioni cinematiche con basse efficienze di veto
Esempio di 0 0
che soddisfano m=m0 provengono dallo stesso 0 ( EVEN)
• E* = mK/2 che soddisfano m=m0 provengono da 0 diversi ( ODD )
• E* preferenzialmente alto ( missing mass piccola ) perché veto falliscono per piccole energie dei
La tecnica di utilizzare condizioni cinematiche per evitare regioni in cui l’efficienza di veto è bassa viene usata anche per + – 0
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A.Nappi – KOPIO - Padova 3/11/04
KOPIO: uso della cinematica
La trasformazione al CM e la ricostruzione completa dei La trasformazione al CM e la ricostruzione completa dei individuano una individuano una regione dove il fondo di 2regione dove il fondo di 200 è trascurabile è trascurabile
Cinematica complementare ai veto ( piccole ECinematica complementare ai veto ( piccole E* * maggiore efficienza di veto) maggiore efficienza di veto)
effi
cienza
di
veto
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A.Nappi – KOPIO - Padova 3/11/04
Risultati attesi (draft TDR 2001)
Successive analisi indicano Successive analisi indicano un miglioramento ~ 25% un miglioramento ~ 25% legato a tecnicalità del fit legato a tecnicalità del fit geometricogeometrico
In corso studi per In corso studi per miglioramento statisticamiglioramento statistica
Uso decadimenti multipli? nei veto?
12000 h di 12000 h di presa dati presa dati
7 ×107 ×101313 pppppp
Rigetto µ-Rigetto µ-bunch con bunch con > 1 dec-> 1 dec-
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A.Nappi – KOPIO - Padova 3/11/04
Sottoprodotti di KOPIO Finora l’attenzione dei proponenti si è concentrata sul “golden Finora l’attenzione dei proponenti si è concentrata sul “golden
channel”, ma l’apparato ha caratteristiche degne di nota channel”, ma l’apparato ha caratteristiche degne di nota Esposizione a 1014 decadimenti di KL
Cinematica sovracostretta per decadimenti con elettroni e fotoni Copertura dei veto ermetica Possibilità di misurare i muoni ( almeno ad energia bassa) con
range Campionario di idee che richiedono studi di fattibilità (tecniche Campionario di idee che richiedono studi di fattibilità (tecniche
di analisi + trigger )di analisi + trigger ) Studi di alta statistica di decadimenti radiativi
KL, KLe+e−, KLμ+μ−, KLe+e−e+e−, KLe+e− μ+μ−, KLμ+μ−μ+μ−
KL0, KL0 0 , KL L’esperimento non ha campo magnetico, ma c’e’ un magnete a
valle del calorimetro Studio del decadimento del KL?
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Altri esperimenti su KL 0:
Upgrade di E391A per JPARC:Upgrade di E391A per JPARC: “JHF” (ora JPARC) assume
fascio ottimizzato (linea B) Con linea A si perde un
ordine di grandezza:
Non esistono ancora le risorse per far partire l’esperimento a T(0)
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Schedule di JPARC
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JPARC: fasci secondari
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Relazione di T.Yamanaka allo IAC di JPARC (3/2004)
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Progresso sul K+ +
Esperimento dedicato a FNAL Esperimento dedicato a FNAL (CKM)(CKM)
100 eventi per il B.R. dello S.M.
Approvazione scientifica nel 2001
Approvazione fase 2 negata nel 2003 dal comitato P5 del DOE per motivi finanziari
In corso lavoro per sottomettere proposta downgraded (P140)
LOI al CERN presentata a LOI al CERN presentata a Villars con obiettivo simileVillars con obiettivo simile
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CKM al M.I. di FNAL CaratteristicheCaratteristiche
Primo tentativo di misurare K+ + con decadimenti in volo
Fascio separato a R.F. con cavità superconduttrici
Purezza hadronica > 70%
33MHz 22GeV/c K+
Determinazione ridondante dell’impulso di K+ e +
spettrometro + RICH veto con inefficienza totale
per 0 da + 0 ~10–7
previsti 100 eventi del segnale con ~10 di fondo
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Aspetti della tecnica di CKM
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K+ + al CERN LOI a VILLARSLOI a VILLARS
Fascio non separato di 70GeV per misura decadimento in volo
Rate sul fascio ~ 1GHz Ridondanza nella determinazione dell’impulso del fascio
Due piani di pixel
• Spessore totale: < 1% X0
• Risoluzione temporale ~ 100ps 1 piano di micro-mega’s in modo TPC con micromesh
Ridondanza nella misura dell’impulso del pione Doppio spettrometro
Veto per muoni a campionamento fine
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K+ + al CERN
75GeV K+
/K ~ 100.8 GHz
2 piani pixel< 1% X0;40MHz/cm2
t~100ps
TPC (-Mega)2MHz/strip
Doppio spettrometro magnetico
CAL++magnete
1~105
E>1GeV
1 :104 E>250MeV102 E>20MeV
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Conclusioni Il decadimento Il decadimento KKLL può “mettere alla prova” lo S.M. nel può “mettere alla prova” lo S.M. nel
settore della violazione di CPsettore della violazione di CP Insieme al decadimento K++ vincola, in maniera
indipendente dal B, i parametri che nello S.M. descrivono la violazione di CP
Lo studio di entrambi i canali è oggetto di un interesse Lo studio di entrambi i canali è oggetto di un interesse sperimentale vigoroso. In particolaresperimentale vigoroso. In particolare
KL0 è passato dalla fantascienza alle sale sperimentali E391 dovrebbe scendere al di sotto del limite di Grossman-Nir KOPIO punta ad una osservazione positiva misura di con
(||)~10% Diverse iniziative su K++ in formazione o in attesa di risorse
Salvo catastrofi nell’approvazione del bilancio del governo Salvo catastrofi nell’approvazione del bilancio del governo USA, KOPIO inizierà la costruzione nel 2005USA, KOPIO inizierà la costruzione nel 2005
la collaborazione ha bisogno di rafforzarsi ed è molto aperta a nuove partecipazioni
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KOPIO: aggiornamento “politico” RSVP (=KOPIO+MECO) nel bilancio NSF per il FY 2005RSVP (=KOPIO+MECO) nel bilancio NSF per il FY 2005
Finanziamenti per costruzioni dal 2005 al 2008 Finanziamenti di operazione fino al 2012 Previsione che l’esperimento abbia un ciclo di vita di 10 anni
dalla fine della costruzione Stato della discussione in parlamentoStato della discussione in parlamento
Nonostante il taglio del 2% al budget NSF, RSVP è incluso nel bilancio approvato dalla “Appropriation committee” del congresso in luglio
Molte turbolenze ritardano ancora l’approvazione del budget USA 2005
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RSVP
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Iter politico dell’esperimento Proposto come MRE (insieme a MECO) all’NSF nel Proposto come MRE (insieme a MECO) all’NSF nel
novembre 1999novembre 1999 Approvato dal NSB nell’ottobre 2000Approvato dal NSB nell’ottobre 2000
Richiesto TDR BNL coinvolto per review locali
20022002 Raccomandazione dell’HEPAP subpanel Finanziamento di 7.2M$ in Canada ( CFI ) Menzionato come approvato nel budget NSF senza scala
di tempi 20042004
Finanziamento di 6M$ per advanced planning Primi fondi per la costruzione inclusi nella “NSF budget
request to congress” per il 2005
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Gruppi partecipanti Interessi manifestati finoraInteressi manifestati finora
BNL fascio
INR Veto per fotoni
Kyoto Catcher
TRIUMF + Montreal Preradiator
Yale + IHEP Shashlik (con INR)
Stony-Brook Trigger
Virginia Veto downstream
Zurich Veto per carichi
Suddivisione di Suddivisione di responsabilità ancora responsabilità ancora aperta anche se l’R&D aperta anche se l’R&D effettuato pone ipoteche effettuato pone ipoteche ……
Interessi di PerugiaInteressi di Perugia Inner liner
contenimento del leakage dal bordo interno del calorimetro
Elettronica per il primo livello di trigger
Risoluzione temporale online
Riconoscimento della direzione e conteggio di tracce
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Regione intorno alla beam pipe
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Inner liner (Giusy )
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Inner liner: segnale/fondo Effetto delle code di risoluzione in energia dovuto a leakage dal bordo Effetto delle code di risoluzione in energia dovuto a leakage dal bordo
internointerno Risultati simulazione con Monte-Carlo veloce ( parametrizzazione delle
code )
Angle 0:Angle 0: Parametrizzazione della
risposta (vs E, d) per incidenza normale
AngleYAngleY Parametrizzazione della
risposta (vs E, d,θ) Con incidenza ad angolo Con incidenza ad angolo
e senza I.L. nel prerad e senza I.L. nel prerad stessi risultati che con stessi risultati che con incidenza normale ed incidenza normale ed I.L.I.L.
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I.L. : soluzione in corso di studio
Leggenda: shashlik
crystal
WLS bar/fibre
fasciofascio
I moduli shashlik non possono entrare nelle I moduli shashlik non possono entrare nelle costolecostole
Il vuoto viene colmato dai cristalliIl vuoto viene colmato dai cristalli Tutti i cristalli di una fila possono essere Tutti i cristalli di una fila possono essere
letti con una barra di WLSletti con una barra di WLS Se i cristalli hanno le stesse dimensioni dei Se i cristalli hanno le stesse dimensioni dei
moduli shashlik possono essere sostenuti moduli shashlik possono essere sostenuti dalla stessa struttura meccanicadalla stessa struttura meccanica
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Raggi 3
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Assemblaggio test cristallo
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Limitazioni dell’algoritmo basato sulle proiezioni
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Coincidenze x-y con compensazione temporale
Possibile accuratezza < ~ Possibile accuratezza < ~ 1ns con implementazione su 1ns con implementazione su FPGA ?FPGA ?
Test con ACTEL antifuse Test con ACTEL antifuse tecnology (es. A54SX08)tecnology (es. A54SX08)
1 3
8
6
.....
.....
.....
.....
18
38
36
16
8
6
Ritardi per compensazione
• x: (8jy)
• y: (8jx)
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Prototipo B
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Ris. Prot. B(2)
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Pattern recognition direzionale Uso degli scintillatori del preradiatore per contare Uso degli scintillatori del preradiatore per contare
tracce con vincoli sulla direzione di provenienzatracce con vincoli sulla direzione di provenienza ““Prova di esistenza” di un algoritmo che si presta Prova di esistenza” di un algoritmo che si presta
alla realizzazione in pipelinealla realizzazione in pipeline Uso di lookup tables “allenate” con il Monte-Carlo.
Limitazioni:• Lavora su proiezioni• Non usa informazione temporale fine
In corsoIn corso Valutazione MC delle prestazioni dell’algoritmo
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The LUT algorithm Identify seed and code its Identify seed and code its
location in PATTERN wordlocation in PATTERN word Collect hits in 3 X 3 box and Collect hits in 3 X 3 box and
complete PATTERN wordcomplete PATTERN word Use PATTERN as an address Use PATTERN as an address
for a 65K X 2 bit memory for a 65K X 2 bit memory containingcontaining
1 for noise 2 for signal 3 for background
Use PATTERN as an address Use PATTERN as an address for a 65K X (NX*9)bits memoryfor a 65K X (NX*9)bits memory
Has 1 in the bits corresponding to channels likely to be on for the corresponding PATTERN of the shower stem
Clear hits corresponding to the Clear hits corresponding to the 1’s of the previous word1’s of the previous word
IterateIterate
Seed cellLayer Strip Adjacent hits
z
x
0 1 2 3 4 5 6 713
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
0 0 1 1 0 0 0 01 0 0 1 0 0 1 1
1 1111
1111
1111
1111
1111
11111
1
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Confronto K-B: lo scenario di Buras
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K nel modello standard
2
02410
224
2
2
424
2
42
4284
252422522
22202
100.1
107.036.0'
105.051.1
104.11.9'
105.051.1
104.11.915.028.2
105.051.1104.11.905.051.1
ReReIm..
..
A
AC
VAC
ACA
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