Fisica e+e- (non K) a LNF

Partecipanti:A.Polosa BariM.Negrini FerraraF.Anulli, D.Babusci, S.Bianco, S.Giovannella, S.Pacetti, G.Pancheri, G.Venanzoni FrascatiN.Brambilla, A.Vairo MilanoF.Ambrosino NapoliM.Passera PadovaM.Radici PaviaC.Bini, P.Gauzzi Roma1F.Nguyen, A.Passeri Roma3

OsservatoriA.Fantoni,V.Muccifora, R.DeSangro Frascati

Quali prospettive e+e- abbiamo preso in considerazione:

(1) - DAFNE2

Energy (cm) (GeV) 1.02 <2.4

Integrated Luminosity per year (ftbarn-

1)8

Total integrated luminosity 20 3

Peak luminosity > (cm-1sec-2) 8 1032 1032

(2) – Altri progetti (a piu’ lungo terminein LNF “allargati”):

– charm factory; Super – B factory [altro WG]

[non K – non Fisica Nucleare ]

Fisica Dafne2 (non K) - elenco argomenti;Fisica Dafne2 (non K) – principali “competitori”Per alcuni argomenti:

Motivazioni;Competitori;Alcune considerazioni sugli apparati.

Considerazioni di meta’ percorso.Prospettive dei lavori.

www.roma1.infn.it/people/bini/roadmap.html

In questa presentazione:

• Misura di R tra soglia e ~2.5 GeV: scan in √s e/o ritorno radiativo

– Correzioni adroniche a g-2 , running di • Spettroscopia (mesoni vettori);• Fisica :

– Pseudoscalari , , ’– Scalari (,…) , , KK

• Fattori di Forma time-like: [anche CSN3]– Barioni: n , p , , – Mesoni , K

• Test CP + QM in e+e- • Decadimenti radiativi della

– Mixing / ’– Decadimenti di e ’– Fisica dei mesoni scalari: f0(980), a0(980), ;

• Interazioni KN

Fisica Dafne2 (non K) - elenco argomenti;

Fisica Dafne2 (non K) – “competitori”;

macchina Cosa puo’ fare Intervallo di energia

Partenza

VEPP-2000 L = 1032

FF t-l (p e n) + multiadronica1<s<2 GeV >2007

BESIII L=1033 @ (3770)FF t-l (p) + multiadronica

2.2<s<4.2 GeV >2007

CESR-c ? 3<s<5 GeV In funzione

Babar Ritorno radiativo:FF t-l (p e ?)+ multiadronica

Thr.<s<10 GeV In funzione

Belle ? Thr.<s<10 GeV In funzione

PANDA L=2 ×1032

FF t-l (solo p)Thr.<s<25 GeV 2013

PAX Analisi completa delle fasi del FF del protone

Thr.<s<25 GeV >>2013

CrystalBall@MAMI

Produzione di ed ’. -p n, n’

?

WASA@COSY Produzione di ed ’. pp pp , pp’

2007

Misura di R

Ritorno radiativo Scan

Quanto contano le varie regioni di s ?Per a domina la parte s <1 GeVPer (5)

had domina la parte s > 1 GeV

VEPP-2000 fino a 2 GeVBESIII da 2 GeV OR ritorno radiativoCESR-c Ottime opportunita’ con il ritorno

radiativo (ma lo fanno ?)Babar tutto l’intervallo ma non misura

inclusiva; canali esclusivi (3h, 4h, 6h) con incertezze > 5%ancora non incluso nelle valutazioni di a e di (5)

had

Competitori per la misura di R:

(1900):DM2 + Fenice dip nellaSez.d’urto e+e- 6intornoa s = 2mN

fotoproduzione di 6 E687

Spettroscopia

Canali esclusivi: 2h, 3h,….ad alta statistica Spettroscopia dei mesoni vettori.Alcuni problemi aperti ((1680) vs X(1750) in KK)

Babar la osserva nei 6 ma anche (come bump) nei 4

Competitori per la spettroscopia di mesoni vettori:

VEPP-2000 limitati dall’energia per la (1900)Babar gia’ molti risultati: possono fare

circa × 4

Esperimento Processo M (GeV/c2) MeV)

DM2 6 ~1.93 ~ 35

FENICE mh ~1.87 ~10

E687 3+3- 1.910.01 33± 13

BaBar 3+3- 1.88±0.05 130± 30

BaBar 2+2-20 1.86±0.02 160± 20

BaBar 2+2- 1.88±0.01 180± 20

BaBar +-20 1.89±0.02 190± 20

La massa e’ intorno a 2mN (sopra o sotto ?)Discrepanza nella larghezzaVarie interpretazioni esotiche (barionio, ibrido,…)

Fisica Molti argomenti gia’ trattati nel DAFNE Physics Handbook:AND Ampiezza scalare / predizioni ChPT() , (’)

Argomenti “classici” (trattati nel Dafne Physics Handbook del 1995):() =0.510±0.026 keV [PDG]

@ 1 GeV [fuori picco ](’) = 4.29±0.15 keV [PDG]

@ alto √s Informazioni sul light-by-light scattering ( g-2)

Argomento “nuovo”: ricerca della [ f0(600) ] in

Motivazioni: esistenza + struttura a quark.× sensibile alla struttura a quark (4q vs. 2q) Perche’ e non ? Fondo da (rit.rad.) Quale √s ? 1 GeV ok (fuori picco ) Tagging necessario ? (forse no, lo capiremo da KLOE)

Da studiare: possibilita’ @ alto √s: f0(980), a0(980)

necessita’ di un “small angle tagger”

Fattori di Forma time-like

p 1.876

n 1.879

2.231 N(p- , n0)

2.378 N(p0 , n+)

2.385

2.395 N(n-)

2.464 N

2.630 0

2.643 -

(1)Misura sezione d’urto e+e- NN |G|2

22

22 2

3

4sG

s

MsG

s E

N

M

22

222

2

sin4

cos14

sGs

MsG

s

C

d

dE

NM

(2) Misura distribuzione angolare del nucleone uscente |GE|/|GM|

(3) Misura della polarizzazione del nucleone uscente (q2) =E - M

Barioni accessibili:

Dati esistentiDati protone - tipo (1)Ipotesi GE=GM

Dati protone: |GE|/|GM| - tipo (2)

DAFNE2: uno scan con 20 valori di s, 50 pb-1 per punto (totale 1 fb-1 realistico in un anno di presa dati) da 40000 × e (a soglia) a 10000 × e (a 2.5 GeV) Numero totale di eventi ~ 5 × 105 × eSe e = 10% DAFNE2 e’ Babar ×10 sul protone

Neutrone: solo FENICE (500 nb-1, ~75 evts segnale)

Polarizzazione: non ci sono dati.

Considerazioni sperimentali (vedi anche LoI...):

Importanza della copertura angolare per GE/GM;Protone: possibile una misura della polarizzazione con l’aggiunta di un polarimetro intorno alla regione di interazione;Neutrone: problema della rivelazione del neutrone per coincidenza n-nbar;: misura della polarizzazione “gratis”.

Toy MC: √s = 2 GeV , R = 1.8

|cosmax|<0.7|cosmax|<0.8|cosmax|<0.9|cosmax|<1

|cosmax|<0.7|cosmax|<0.8|cosmax|<0.9|cosmax|<1

Sensibilita’ sulla fase conLa misura della polarizzazione

5 50 500 Lint (pb-1)

Il time-like puo’ dirci qualcosa per capire il problema di GE/GM nello space-like ?

Dafne2 e’ sensibile al contributo del grafico a 2 fotoni (asimmetria FB) ?

Valutazione contributo grafico a 2in e+e- p-pbar usando p-pbar(dati recenti di Belle)

2mp s2 GeV 2.4 GeV

pn

Probabile situazione nel 2010 (prima dell’arrivo di Dafne2):VEPP-2000BabarBESIII

Dal 2013 nuove misure per il protone (prevalentemente ad alto q2) con Panda+ misure di polarizzazione con PAX

, ’-factory = sorgente di ed ’

BR( ) = 1.3 ×10-2 N(20 fb-1) ~ 9 × 108

BR( ’) = 6.2 ×10-5 N’(20 fb-1) ~ 5 × 106

Tagging da fotone monocromatico (usato da KLOE)

Competitori:Crystal-Ball@MAMI N = 3 × 107, N’ ?WASA@COSY N = 2500 s-1 N’ = 30 s-1

tempo di run ?

Mixing – ’: incertezza dominata dalla sistematica (BR intermedi)pochi margini di miglioramento rispetto a KLOE;

Decadimenti dell’: (test ChPT; importante miglioramento con 20 fb-1)Dalitz decays: e+e-, , e+e-e+e- FF di transizione e+e- (violazione di CP analogo di KL e+e- )Miglioramento limiti su decadimenti proibiti.

Decadimenti dell’’:Dalitz plot di ’+- ampiezza scalare ’ prima osservazione / violazione di isospin

KLOE(prelim.)

BR(→) = ( 8.4 ± 2.7stat ± 1.4syst ) × 10-5

Uno dei “golden channels” per la ChPT: solo contributi p6.Sfida sperimentale per qualsiasi “contatore di fotoni”:distinguere da (B/S ~ 4000)

DAFNE2: Nsig ~ 3000Misura spettro E?

e+e-

Test di violazione di CP nel settore non flavour changingStessa analisi fatta per KL e+e- (NA48 A = 14%):Misura dell’angolo tra il piano e il piano e+e-

N(aspettati) ~ 3 ×105 eventi: MA

Sperimentalmente molto difficile:tracce basso momentoosservare le 4 tracce e distinguere da e

Considerazioni di meta’ percorso

(1)Molti argomenti interessanti: nessuno “preponderante”Esperimento ad ampio spettro di interessi

(2)Competitori “forti” su ~tutti i fronti ! Richieste “forti” sull’ esperimento

Prospettive per il WG

•Completare il quadro della Fisica di Dafne2;•Includere le considerazioni sulla -charm factory;•Valutare costi, durata e ricadute per i diversi

scenari prevedibili (interazioni con WG K econ CSN3).

Prossima riunione a meta’ gennaio con “ospiti”cui porremo domande specifiche.