KOPIO: un nuovo esperimento per la misura del branching ratio del decadimento A. Nappi Università...

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

-2-

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

-6-


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

-9-


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

-28-


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

-39-


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

-42-


Veto per fotoni: upstream (Mosca)

-43-


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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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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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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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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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

-54-


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-

-55-


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)

-57-


Schedule di JPARC

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JPARC: fasci secondari

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Relazione di T.Yamanaka allo IAC di JPARC (3/2004)

-60-


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

-61-


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

-62-


Aspetti della tecnica di CKM

-63-


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

-64-


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

-65-


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

-81-


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

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KOPIO: un nuovo esperimento per la misura del branching ratio del decadimento A. Nappi Università...

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