relazione dai comitati scientifici del psi e dei lnf · 2004-07-01 · pisa – 21 giugno 2004...
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Pisa – 21 giugno 2004 Relazione Comitati Scientifici LNF e PSI 1
Relazione dai Comitati Scientifici del PSI e dei LNF
Patrizia Cenci INFN Sezione di Perugia
Riunione CSN1 INFN21-22 giugno 2004
Pisa – 21 giugno 2004 Relazione Comitati Scientifici LNF e PSI 2
Ultima riunione: 11-13 febbraio 2004 (review MEG: 1-2 luglio 2004)Valutazione scientifica degli
esperimenti al “Ring Cyclotron” Fascio primario continuo di protoni (590 MeV, fino a 2 mA DC):
Due bersagli consecutivi per produzione di π secondari e µ:
M (5mm grafite): 2 linee di fascioE (40mm grafite): 5 linee di fascio
“Beam split” verso la facility per adroterapia (correnti fino a 1 nA)
Dopo il bersaglio E i protoni sono inviati su SINQ (sorgente di n)
Comitato Scientifico del PSI per la Fisica delle Particelle
p beamsplit
ME SINQ
Ring Cyclotron(590 MeV)
Facilityadroterapia
Ciclotroniiniettori(72 MeV)
CockcroftWalton(870 KeV)
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MEG: MEG: LFV dalla ricerca del decadimento µ→eγEDM:EDM: misura del momento di dipolo elettrico del
neutrone con precisione 2x10-28 e·cm utilizzando la nuovasorgente ad alta intensità di neutroni ultrafreddi UCN in costruzione al PSI e il nuovo spettrometro EDM
I fase: miniEDM per misura a 10-26 e·cm (attualeprecisione)
R&D in corso per preparazione TDR UCN UCN FacilityFacility:: upgrade di SINQ per n ultra-freddi
moderati in deuterio solido (>1000 n/cm3, T=-250°)
Riunione Comitato Scientifico: progetti in costruzione
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Riunione Comitato Scientifico: nuova proposta
Studio della anomalia del decadimento π+→e+νγAmpliamento del programma dell’esperimento PIBETA
Misurate in π+→e+νγ significative deviazioni (20%) dalla forma standard V-A delle WI nella regione cinematica ad alte-Eγ/basse-Ee+ non spiegabili con effetti sistematici noti
Dati in altre 2 diverse regioni cinematiche compatibili con le attese teoriche, e con migliore S/B
Sottomessa proposta per nuovo esperimento: ottimizzare presa dati e rivelatore PIBETA (rate minore, migliore S/B, bersaglio semplificato) e ripetere le misure di π+→e+νγin modo da chiarire la situazione
Pisa – 21 giugno 2004 Relazione Comitati Scientifici LNF e PSI 5
Risultati da PIBETA Scopo: misura del rate del decadimento π+→π0e+ν con precisione <0.5%Statistica dati (1999-2000-2001): 2.2 x 1013 pioniRisultati:BR=(1.034 ±0.004stat±0.007syst )x10-8
(1984: BR = (1.026 ± 0.039) x 10-8 )Vud = 0.9716(39) (PDG: 0.9734(8))→ in accordo con SM ed unitarietà CKM
Eventi π+→e+νstudi di fondo e canale di normalizzazione (S/B > 250) calcolo e misura del BR con precisione di ≤ 10-3 → test dello SM
Decadimenti radiativi π+→e+νγγ: da IB (QED) + struttura del π → fattori di forma FA/FV (ChPT)
FA/FV = 0.443(15), FA = 0.0115(4) con FV= 0.0259 studio di termini non (V-A) nelle Interazioni Deboli (anche µ+→e+ννγ)deviazioni significative da V-A nella regione cinematica alte-Eγ/basse-Ee+ dati compatibili con fattore di forma tensoriale FT non nullo
Pisa – 21 giugno 2004 Relazione Comitati Scientifici LNF e PSI 6
Riunione Comitato Scientifico: lettera di intenzioni
Misura della efficienza di produzione di UCN da D2solido e confronto con i materiali criogenici CD4 e O2R&D per sorgenti di UCN di nuova generazione (> 1000 UCN/cm3)disciplina molto attuale: raggiungere n impacchettati molto
densamente per studi di fisica nucleare di grande interesse:fisica della struttura della materia fisica fondamentale (precisioni maggiori nelle misure di proprietà dei n
come: EDM, vita media, caratteristiche del decadimento) questo si ottiene con materiali che abbiano buona sezione d’urto per
scattering coerente, piccolo riscaldamento per emissione di fotoni (irraggiamento), piccolo assorbimento di n:
D2 solido: efficienza per D2 raffreddato da fase gassosa, liquida o dopo cicli termici (è il moderatore applicato nella nuova sorgente UCN al PSI)
confronto con i materiali criogenici CD4 ed O2 (T < 4°K)R&D analoghi in corso in varie parti del mondo (USA, Giappone, … )
progetti speciali UE nello stesso ambito
Pisa – 21 giugno 2004 Relazione Comitati Scientifici LNF e PSI 7
Misura di width (al 2%) e shift (al 1%) dello stato fondamentale nell’ idrogeno pionico:
interazioni π-n: fisica adronica a basse energie (ChPT)determinazione della ampiezza di scattering π-n all’ 1%,
misura dell’accoppiamento π-n e degli effetti di isospinRicerca di effetti di violazione di Time Reversal nel
decadimento di neutroni liberi:misura contemporanea delle 2 componenti trasversali
della polarizzazione degli e- emessi nel decadimento di nliberi polarizzati: una differenza indica violazione di T
Riunione Comitato Scientifico: progetti in corso
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FAST: misura della vita media del µ+ a 1-2 ppmMuLan: misura della vita media del µ+ (1 ppm) con
fascio pulsato di µ creato artificialmente MuCap: misura di precisione della cattura di µ da p
fattore di forma del nucleone a < 10%, test di χPTprecisione misure ora ~50%, ambiguità previsioni-misure
µCR42β: cattura di µ in atomi per studi di doppio decadimento β
calcolo di precisione di elementi di matrice nucleareripetizione dell’esperimento per chiarire i risultati
Riunione Comitato Scientifico: progetti in corso – fasci di µ
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Fasci di muoni al PSIMuoni: ottime sonde per misure di
fisica dello stato solido, in alternativa ai neutroni (“protoni leggeri”)fisica delle particelle elementari (“elettroni pesanti” )
PSI: diverse linee di fascio di µ a varie intensità ed energiemuoni polarizzati a bassissime energie (0-30 eV: “surface and
subsurface muons”): LMU (Laboratory for muon spin spettroscopy)Fisica dei materiali e dello stato solido: impiantazioni superficiali tra
10-2 e 102 nm per studi di struttura della materia (campi magnetici interni locali, difetti nei cristalli e impurezze nei materiali)
Processi atomici fondamentali: scambio carica, perdita di energia e scattering nei materiali
Fascio di atomi muonici: spettroscopia di precisione per test di QEDmuoni ad alta intensità ed energie intermedie (≤ 125 MeV) per
studi di fisica delle particelle: misura di precisione della vita media del µ, LFV, cattura atomica del µ, etc
Pisa – 21 giugno 2004 Relazione Comitati Scientifici LNF e PSI 10
Fisica delle particelle elementari con fasci di muoni
Fisica dei muoni ad alta energia: DIS e funzioni di struttura (Compass, esperimenti tipo xMC)Fisica dei muoni a bassa energia ed ad alta intensità:
Fisica delle particelle elementari: proprietà del µTest dello SM da misure di precisione delle proprietà del µ(es. GF a < 1% dalla misura della vita media a 1 ppm)Fisica non SM: LFV (µ→eγ, conversione µ→e, µ→3e), misure di precisione di parametri sensibili a alte scale di massa (es. g-2), violazione di simmetrie discrete (T, CTP)
Dove: PSI, RAL, TRIUMF, BNL, LANL, Dubna, KEK, …Fasci continui (es. PSI) o impulsati (es. RAL)Alte intensità (>MHz), eventi puliti (sistematica) ma: fondo
N.B.: vedi presentazione di Ken Peach@HIF2004
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Misura della vita media del muone
Metodo sperimentale: prodotti in π→µνMetodo sperimentale: prodotti in Metodo sperimentale: prodotti in π→µνπ→µν
µ+ → e+ + νe+ νµ~
coun
ts
time
e+
Semplice misura
di “ slope “
µ+ lifetime = 2.19703(4) µs
N.B.: µ- non utilizzati perchècatturati nei nuclei
µ mass = 105.6583568(52) MeV
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Misura di τµ: motivazione
GF = 1.16639(1) x 10-5 GeV-2 → indeterminazione di 9 ppmL’ errore su GF è dominato dalla misura sperimentale di τµ
Precisione sperimentale attuale su τµ : 18 ppmIndeterminazione teorica prima dominante (16ppm), ora a < 0.5 ppm
migliore misura di GF : migliore valutazione di ∆r (propagatore W)test di precisione della struttura interna dello SM per le WI (settore di Yukawa)previsioni estremamente accurate dei parametri dello SM (non solo EW: es. MH )
Esperimenti: PSI, RAL, TRIUMF
( )δπτ
µ
µµ += = Γ 1
1921
3
52mGFδ: correzioni radiative diQED all’ordine superiore
( )rMgG
W
F ∆+= 182 2
2
∆r: correzioni EW di ordine superiore
Misura di τµ a 1 ppm (2 ps) → misura di GF a 0.5 ppm
T. van Ritbergen e R.G.Stuart - hep-ph/9904240
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Misura di τµ : metodo
Concetti base:Statistica: 1012 muoni per τµ a 1 ppm (2 ps) Sistematica: effetti dipendenti da t che deformano la curva
di decadimentoµSR (“muon Spin Rotation”): e+ emessi nella direzione dello spin del µ :
polarizzazione del µ ridotta con bersaglio depolarizzante, campi magnetici locali ad hoc, ricostruzione della catena π→µ→e, rivelatore isotropo o simmetrico
anisotropie o inefficienze dovute a overlap di tracce e pile-up: eliminare il fondo dei “vecchi” muoni in un intervallo temporale n τµ
effetti strumentali: efficienze di rivelazione dipendenti dal tempo, guadagni dipendenti da tempo o posizione, etc
effetti fisici: formazione di muonio, effetti di stato solido (polarizzazione) nel bersaglio, decadimenti rari del mu
Concetti base:Statistica: 1012 muoni per τµ a 1 ppm (2 ps) Sistematica: effetti dipendenti da t che deformano la curva
di decadimentoµSR (“muon Spin Rotation”): e+ emessi nella direzione dello spin del µ :
polarizzazione del µ ridotta con bersaglio depolarizzante, campi magnetici locali ad hoc, ricostruzione della catena π→µ→e, rivelatore isotropo o simmetrico
anisotropie o inefficienze dovute a overlap di tracce e pile-up: eliminare il fondo dei “vecchi” muoni in un intervallo temporale n τµ
effetti strumentali: efficienze di rivelazione dipendenti dal tempo, guadagni dipendenti da tempo o posizione, etc
effetti fisici: formazione di muonio, effetti di stato solido (polarizzazione) nel bersaglio, decadimenti rari del mu
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Muon lifetime @ PSI: MuLAN
MuLAN (Muon Lifetime Analysis): collaborazioneBerkeley, Boston, Illinois, James Madison, Kentucky
Fascio impulsato creato artificialmente con separatorielettrostatici a 50 KHz (20 µs) (rate iniziale 30 MHz, fattore di soppressione 2x10-4 ): ~ 20 µ arrestati nel bersaglio Rivelatore simmetrico sferico ad alta segmentazioneµSR ridotto con campo esterno correttivo sul bersaglio e
uso di diversi bersagli depolarizzantiAnalisi online attraverso WFD (FADC 8 bit, 500MHZ, double-pulse-resolution < 3ns a 10 MHz)Run a fine 2004
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MuLan: primi risultati
Asimmetria (F-B)/(F+B): fattoredi depolarizzazione dei µ arrestati in zolfo rispetto ad argento
Misura di τµ a 137 ppm(dati di test 2002)
Pisa – 21 giugno 2004 Relazione Comitati Scientifici LNF e PSI 17
Muon lifetime @ PSI: FASTFAST (Fast Active Scintillator Target):
collaborazione CERN, CIEMAT, PSI, Univ. GinevraTecnica: rivelazione della catena π→µ→e con ricostruzione completa della immagine degli eventi in bersaglio attivo
Rivelatore veloce ad alta granularitàFascio continuo di π (1 MHz) arrestati in un bersaglio attivo a barre
di scintillatore (4x4x200 mm3: coordinate y-z dei decadimenti), letti via guide di luce da PSPMDegradatore a monte del bersaglio per generare una distribuzione
omogenea dei punti di arresto del πOgni µ deve essere originato da un π: ricostruzione dei 2 verticiFinestra di lettura di 30 µs: ~ 30 decadimenti sovrappostiPresa dati prevista a fine 2004
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FAST: il rivelatoreLa tecnica di ricostruzione completa della immagine riduce l’indeterminazione sistematica attesa sulla misura:
0.2 ppm da µSR,0.2 ppm da pile-up/fondo, 0.3 ppm per effetti di rivelazione dipendenti dal tempo
Pisa – 21 giugno 2004 Relazione Comitati Scientifici LNF e PSI 19
Esperimento MuCap
MuCap: collaborazione PSI; PNPI (Russia); Univ. California – Berkeley, Univ. Illinois, Univ. Boston, Univ. Kentucky (USA); TUM (Germania), Univ. Cattolica Louvain (Belgio)Misura all’ 1% del rate di cattura Λ di µ da p implica precisione < 7% su gp
(“weak nucleonic charged current induced pseudoscalar form factor” ) previsione teorica (ChPT) con indeterminazione al 2%
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Riunione Comitato Scientifico LNF
Ultima riunione (XXVIII incontro): 7-8 giugno 2004Composizione aggiornata del Comitato Scientifico:
Chairman: Lorenzo Foà – Università di PisaSergio Bertolucci - Direttore LNF (ex officio)Michelangelo Mangano - CERNKen J. Peach - RALFrançois Richard - LALAndreas Schwarz - DESYGer van Middelkoop - NIKHEFWolfram Weise - TU MunichSimone Dell’Agnello - LNF Segretario ScientificoMauro Taiuti – INFN GE Osservatore CSN3
Pisa – 21 giugno 2004 Relazione Comitati Scientifici LNF e PSI 21
DaΦne: attività 2003-2004
Shutdown prolungato della macchina nel corso del 2003installazione delle regioni di interazione per Kloe (nuova)
e per Finudaattività diverse di upgrade e modifiche della macchina
Luminosità di picco attesa: 2.0 x 1032 cm-2 s-1
Luminosità integrata attesa: 10 pb-1 al giornoritardi imprevisti dovuti alla grave siccità estiva
Finuda: primi risultati di fisica (vd DaΦne2004)prima parte del 2003: installazione (nuovo rivelatore di
vertice in Si); test con cosmici e calibrazionirun: ottobre 2003-marzo 2004: ~ 250 pb-1
Kloe: in run da aprile 2004, fino a ~ 1-2fb-1
Dear: pubblicati risultati finali su KN e KH, upgrade pronto
Shutdown prolungato della macchina nel corso del 2003installazione delle regioni di interazione per Kloe (nuova)
e per Finudaattività diverse di upgrade e modifiche della macchina
Luminosità di picco attesa: 2.0 x 1032 cm-2 s-1
Luminosità integrata attesa: 10 pb-1 al giornoritardi imprevisti dovuti alla grave siccità estiva
Finuda: primi risultati di fisica (vd DaΦne2004)prima parte del 2003: installazione (nuovo rivelatore di
vertice in Si); test con cosmici e calibrazionirun: ottobre 2003-marzo 2004: ~ 250 pb-1
Kloe: in run da aprile 2004, fino a ~ 1-2fb-1
Dear: pubblicati risultati finali su KN e KH, upgrade pronto
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DAΦNE DELIVERED L IN YEAR 2003-2004
Finuda:100 bunchesI-peak = 1.1 A I+peak = 0.9
A Lpeak = 7.0 • 1031 cm-2 s-1
L∫day = 3.8 pb-1
L∫2003-2004 = 254 pb-1
Kloe:80 bunchesI-peak =1.1 A I+peak = 0.9 ALpeak = 6.1e31 cm-2s-1
Lday = 2.6 pb-1
L2004 = 40 pb-1
P. Raimondi
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Run di Finuda: stato e attese
Luminosity adiabatically increasing until the end of the runBackground more than acceptable (although a
concern at high current)Run too short to fully exploit the potential of
the set-up (20% better results asintoticallypossible in a longer run)Seems reasonable to expect about 1e32 and
5pb-1/day luminosity, together with 30-50% background reduction
Luminosity adiabatically increasing until the end of the runBackground more than acceptable (although a
concern at high current)Run too short to fully exploit the potential of
the set-up (20% better results asintoticallypossible in a longer run)Seems reasonable to expect about 1e32 and
5pb-1/day luminosity, together with 30-50% background reduction
P. Raimondi
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FINUDA first runFINUDA first run : October 2003 : October 2003 –– March 2004March 2004
pb-1
nb-1
Integrated luminositydelivered to FINUDA
Integrated luminositydelivered to FINUDA
FINUDA
FINUDA
Daily integrated luminosity [nbarn-1]
Integrated luminosity [nbarn-1]
From 14-Oct- 2003 to 22-Mar-2004 DAΦNE delivered 250 pb-1to IP233 pb-1 machine tuning10 pb-1 FINUDA debugging190 pb-1 useful data taking
From 14-Oct- 2003 to 22-Mar-2004 DAΦNE delivered 250 pb-1to IP233 pb-1 machine tuning10 pb-1 FINUDA debugging190 pb-1 useful data taking
DAΦNE peak luminosiy (cm-2s-1)
30·106 events recorded30·106 events recorded
P. Gianotti @ Daphne2004
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Stato del run di KLOE
Shutdown March 26th ÷ April 15th 2004FINUDA IR and detector removed & new vacuum
chamber installationBTF upgradeOrdinary hardware maintenance
KLOE operations restarted on April 15th 2400Beams stored and accumulated: 2 days Coupling correction: 3 weeksBeam vacuum conditioning: still in progressHigh current set-up: still in progress
Shutdown March 26th ÷ April 15th 2004FINUDA IR and detector removed & new vacuum
chamber installationBTF upgradeOrdinary hardware maintenance
KLOE operations restarted on April 15th 2400Beams stored and accumulated: 2 days Coupling correction: 3 weeksBeam vacuum conditioning: still in progressHigh current set-up: still in progress
P. Raimondi
Pisa – 21 giugno 2004 Relazione Comitati Scientifici LNF e PSI 26
Standard Optics setup (done)Coupling Correction (done)Background (still in progress):- Started with background about 2 order of magnitude greater than 2002 run- background now reduced to about the 2002 levelsFurther optimization is possible, further reduction expected as the vacuum
improvesHigh current (still in progress):- Electrons: limited to 80 bunches because vacuum still not at the desired level- Positrons: in principle no limitations- Feedback set-up is function of several machine parameters (RF voltage, tunes beta-functions etc) and have to be readjusted each time… Beams 2-3 times smaller at the IP w.r.t. 2002 run !! Plan for the run• Commissioning virtually completed• Optimize machine luminosity and background at steadly increasing current• Limit the invasive Machine Development to 2 days/week max• Achieve 4pb-1/day within the end of the month (already possible with Lave=5.5e31)• Achieve 100pb-1/month before the summer shutdown
Kloe Start-Up: Why is taking so long?
P. Raimondi
Pisa – 21 giugno 2004 Relazione Comitati Scientifici LNF e PSI 27
. . . 90% of the accelerator has been modified!(parts grayed out)
e+
e-
C = 97 mE = 0.51 GeV (Φ)
P. Raimondi
Pisa – 21 giugno 2004 Relazione Comitati Scientifici LNF e PSI 28
BTF/DOWNAIRFLY
LCCAL
AGILE
NANO2
PAMELA
FLAG
SIDDHARTA
RAP
NANO
CAPIRE
LHBb
OFF
April 22, 2004
DAFNE Beam Test Facility
2003
shi
fts
Multi-purpose facility: • H.E. detector calibration and setup• Low energy calorimetry & resolution• Low energy electromagnetic interaction studies• High multiplicity efficiency• Detectors aging and efficiency• Beam diagnostics
Fast dipole 3°/ 0°
Pulsed dipole: 7°/4°/ 0°
to main rings
to BTF
to spectrometer
In 2004: MEG, APACHE, AIRFLY, CAPIRE, NANO2…
Restart of operation with user in June 2004
P. Raimondi
Pisa – 21 giugno 2004 Relazione Comitati Scientifici LNF e PSI 29
E measurement
Fast dipole (3°/ 0°)
Pulsed dipole: 3°/ 0°
BTF
Upgrade layout (April 2004)
To main rings
• Estimated duty cycle:80% FINUDA70% KLOE
P. Raimondi
Pisa – 21 giugno 2004 Relazione Comitati Scientifici LNF e PSI 30
Conclusioni (attività a DaΦne)• Delivered the target integrated luminosity for FINUDA with a 3 weeks delay, achieving about 75% of the goal peak performances• New Kloe run commissioning virtually completed in about 6 weeks instead of the desired 3 weeks• No standing and no foreseen problems that can seriously limit the desired goals for the run, for the short and long term:
Lpeak > 1e32 up to 2e32Lday > 5pb-1 up to 10pb-1Lmonth > 100pb-1 up to 200pb-1
• BTF successfully commissioned and ready to parasiticoperations with a duty cicle > 70%
P. Raimondi
Pisa – 21 giugno 2004 Relazione Comitati Scientifici LNF e PSI 31
Stato di Dear
DEAR (DaΦne Exotics Atoms Research) ha completato la prima fase del proprio programma scientifico:
misura di precisione della lunghezza di scattering del sistema K-nucleone dallo studio di atomi esoticipubblicati risultati con azoto ed idrogeno kaonicoIl metodo funziona, la precisione raggiunta è la migliore ottenuta fino ad ora e può esser migliorata (S/B)
Upgrade del progetto: Siddhartanuovo rivelatore triggerabile basato su Si Drift Detectorsprecisione di qualche eV sullo shift del livello 1s dell’idrogenokaonicoprecisione di qualche eV sullo shift del livello 1s del deuteriokaonicoprecisione sulla lunghezza di scattering del nucleone al 10%pronto per prendere dati nel 2006 (se possibile…)
DEAR (DaΦne Exotics Atoms Research) ha completato la prima fase del proprio programma scientifico:
misura di precisione della lunghezza di scattering del sistema K-nucleone dallo studio di atomi esoticipubblicati risultati con azoto ed idrogeno kaonicoIl metodo funziona, la precisione raggiunta è la migliore ottenuta fino ad ora e può esser migliorata (S/B)
Upgrade del progetto: Siddhartanuovo rivelatore triggerabile basato su Si Drift Detectorsprecisione di qualche eV sullo shift del livello 1s dell’idrogenokaonicoprecisione di qualche eV sullo shift del livello 1s del deuteriokaonicoprecisione sulla lunghezza di scattering del nucleone al 10%pronto per prendere dati nel 2006 (se possibile…)
Pisa – 21 giugno 2004 Relazione Comitati Scientifici LNF e PSI 32
Kaonic HydrogenNegative kaons stopped in H2 initial atomic capture
electromagnetic cascade X-ray transitions
ε1s
Γ1s
s p d f
E1s}
E2p
n43
2
1
Kα ∼ 6.3 keV
ε1s = E2p-1s(meas.) – E2p-1s(e.m.)
Kγ
As the kaon interacts strongly with the nucleus the 1s energy level is shifted and broadened
Shift and width of states n>1are negligible
J. Zmeskal @ Dafne2004
Pisa – 21 giugno 2004 Relazione Comitati Scientifici LNF e PSI 33
Risultati di Dear: KH
Risultati K—p: due analisiindipendenti, 84.1 × 106 K-
Verifica dello shift repulsivo in K-pMigliore precisione nella misura di shifte widthRisolte per la prima volta Kβ, Kγ
Limite attuale: S/N = 1/70 (in futuroS/N = 1/1, precisione del 10% su aK-p)
Spettro K--p ( fondo sottratto)
Shift: ε1s = - 194 ± 37 (stat.) ± 6 (syst.) eVWidth: Γ1s = 249 ± 111 (stat.) ± 30 (syst.) eV
aK-p = – 0.466 (± 0.104) + i 0.299 (± 0.174) fm
J. Zmeskal @ Dafne2004
Pisa – 21 giugno 2004 Relazione Comitati Scientifici LNF e PSI 34
Siddharta
Siddharta: nuovo progetto con rivelatore triggerabile basato suSilicon Drift Detector; programma di fisica futuro:
Misura con precisione del 10% della ampiezza aK-pMisure di Deuterio ed Elio KaonicoAltri atomi kaonici leggeri (Li,Be, …)Misura di precisione di MK- (NK)Studio di fattibilità di misure con atomi adronici esotici
0
2000
4000
6000
8000
10000
5.5 6 6.5 7 7.5 8 8.5 9 9.5
X-ray energy (keV)
Cou
nts/
30 e
V
Spettro KH (MC, 60 pb-1, S/B = 5/1)
fondo sottratto, precisione sulloshift ~ 1 eV
0
500
1000
1500
2000
2500
3000
3500
4000
4500
5000
5.5 6 6.5 7 7.5 8 8.5 9 9.5
X-ray energy (keV)
Cou
nts/
30 e
Vfondo sottratto, precisione sulloshift < 10 eV
Spettro KD (MC, 100 pb-1, S/B = 1/4)
Mihai Iliescu @ Dafne2004
Pisa – 21 giugno 2004 Relazione Comitati Scientifici LNF e PSI 35
Spettroscopia degli ipernuclei Λ → struttura fine (livelli energetici) ipernucleare→ spettri di diseccitazione → interazioni forti barione-barione: test di SU(3)FDecadimenti non mesonici di ipernuclei Λ → interazione Λ-n (struttura semplice, accoppiamento debole a 4 barioni) → test della regola ∆I=1/2 nelle WI (Γn/Γp)Studio di ipernuclei Λ densi (molti n): comprensione della materia nucleare ad alta densità (stelle di neutroni)Raccolti 250 pb-1 di dati tra ottobre 2003 e marzo 2004Disponibili i primi risultati di fisica (DaΦne2004)
Spettroscopia degli ipernuclei Λ → struttura fine (livelli energetici) ipernucleare→ spettri di diseccitazione → interazioni forti barione-barione: test di SU(3)FDecadimenti non mesonici di ipernuclei Λ → interazione Λ-n (struttura semplice, accoppiamento debole a 4 barioni) → test della regola ∆I=1/2 nelle WI (Γn/Γp)Studio di ipernuclei Λ densi (molti n): comprensione della materia nucleare ad alta densità (stelle di neutroni)Raccolti 250 pb-1 di dati tra ottobre 2003 e marzo 2004Disponibili i primi risultati di fisica (DaΦne2004)
Stato di Finuda
Thin targetsWeak decays
Hypernucleus
Pisa – 21 giugno 2004 Relazione Comitati Scientifici LNF e PSI 36
SpettriSpettri didi produzioneproduzione didi ΛΛ--hypernucleihypernuclei
Reconstructed K- stopping points – external layer: 8 targets– inner layer: microstrip ISIM modules
Φ
7Li
6Li
27Al51V
12C12C
12C
6Li
ISIM 7
ISIM 8
ISIM 1
ISIM 2
P. Gianotti @ Daphne2004
12C(K-,π-)
sΛ
pΛ
FINUDA experiment high resolution (1.4 MeV FWHM) spectrometer
Pisa – 21 giugno 2004 Relazione Comitati Scientifici LNF e PSI 38
PSI Sorgente di Neutroni
PSI Spallation Neutron Source SINQSorgente continua di neutroni ad alto flusso (~1014 n/cm2/s) prodotti per spallazione da p su Pb: n termici (moderatore: H2D, ) o freddi (moderatore: D2 solido, T=-250°) Scattering con neutroni: uno dei metodi più efficaci per studi di struttura e dinamica della materia condensata (fisica fondamentale, fisica e chimica dello stato solido, scienza dei materiali, biologia, medicina e scienza dell’ambiente)Tecniche di “imaging”e altri metodi non diffrattivi utilizzano n per applicazioni industriali di interesse crescente
o
Pisa – 21 giugno 2004 Relazione Comitati Scientifici LNF e PSI 39
PSI Ring CyclotronRing Ring CyclotronCyclotron a 590 a 590 MeVMeV
si tratta di un ciclotrone a settori separati con energia di fasci fissa di 590 MeV, commissionato nel 1974Un fascio di p a 72 MeV da
uno dei 2 ciclotroni di iniezione è inviato in un orbita al centro del Ring, accelerato per circa 220 rivoluzioni ed estratto ad energia massima attraverso la linea visibile nella parte anteriore della figura
CharacteristicsInjection Energy 72 MeV
Extraction Energy 590 MeV Extraction Momentum 1.2 Gev/c Energy spread (FWHM) ca. 0.2 %
Beam Emittance ca. 2 pi mm x mrad Beam Current 1.8 mA DC
Accelerator Frequency 50.63 MHzTime Between Pulses 19.75 ns
Bunch Width ca. 0.3 ns Extraction Losses ca. 0.03 %
Pisa – 21 giugno 2004 Relazione Comitati Scientifici LNF e PSI 40
I Muoni
prodotti da π→µν (26 ns) hanno spin ½ e carica unitarianel sistema di quiete del π hanno momento magnetico
antiparallelo all’impulso: possibili fasci di µ altamente polarizzati (100% per decadimenti di π in quiete) sono instabili e decadono secondo µ±→e±νeνµ in 2.2 µs,
con l’e emesso preferibilmente nella direzione dello spin del µ
prodotti da π→µν (26 ns) hanno spin ½ e carica unitarianel sistema di quiete del π hanno momento magnetico
antiparallelo all’impulso: possibili fasci di µ altamente polarizzati (100% per decadimenti di π in quiete) sono instabili e decadono secondo µ±→e±νeνµ in 2.2 µs,
con l’e emesso preferibilmente nella direzione dello spin del µ