Lesperimento PAX Laquila 30 settembre 2011 SIF XCVII Congresso Nazionale misure sull'anello COSY per...

L’esperimento PAX L’aquila 30 settembre 2011SIF XCVII Congresso SIF XCVII Congresso NazionaleNazionale

misure sull'anello COSY per

lo studio di filtraggio in spin.

L'esperimento PAXL'esperimento PAX

Ciullo Giuseppe: INFN e dipto di Fisica – Ferrara

Per conto della collaborazione


Anti-p polarizzati: potenzialità. Anti-p polarizzati: potenzialità.

Fascio p → osservabili di spin singolo e doppio.

accesso diretto alla trasversità: ultimo tassello mancate per la descrizione della struttura in spin del protone,

misura della fase dei fattori di forma del protone nella regione time-like,

diffusione forte p-p polarizzati,

nuova finestra sul mondo dei p –polarizzati.


Polarizzazione di anti-p Polarizzazione di anti-p via spin-filteringvia spin-filtering

cruciale per PAX

Spin-filtering con bersaglio polarizzato.

Unica evidenza sperimentale e perseguibile

Spin Filtering (FILTEX @ TSR 1992).

Collab. PAX: 37 Istituti di ricerca, ~ 180 ricercatori.


Filtro in spin proposto per FAIRFiltro in spin proposto per FAIR

Unpolarized anti-p beam

Polarized target

Bersaglio Polarizzato:


Filtro in spin proposto per FAIRFiltro in spin proposto per FAIR

polarized anti-p beam

Polarized target



Esperimento FILTEX –TSR 1992Esperimento FILTEX –TSR 1992

F. Rathmann. et al.,PRL 71, 1379 (1993)

SPS-Committee encourages PAX collaboration to first perform SPS-Committee encourages PAX collaboration to first perform their spin filtering measurements at COSY ….their spin filtering measurements at COSY ….


WASA

e-cooler

ANKE

PAX

Studio di filtraggio a COSYStudio di filtraggio a COSYObiettivi principali :

1.Confermare filtraggio in spin dei protoni e prepare l’apparato per ADprepare l’apparato per AD.

Fasi dell’installazione a COSY:Luglio 2009: Installazione magneti Quad (ok ),Luglio 2010: Installazione dell’apparato (ok ),Ottobre 2010: Commissioning dell’apparato (ok ),Settembre 2011 Studi di macchina e filtraggio in spin.


Previsioni di Polar. di p su Previsioni di Polar. di p su COSYCOSY

Determinante ottimizzazione del vuoto:Installazione di un banco di 10 pompe NEG 09/2011


(Aug. 2011)Installazione banco di pompe NEG (12000 l/s)

nessun impatto sulla vita media del fascio dal fondo della camera nessun impatto sulla vita media del fascio dal fondo della camera del bersagliodel bersaglio


Schema sperimentale su protoni a COSYSchema sperimentale su protoni a COSY

Spessore di H↑ 5 1013 atomi/cm2

Controllo fine dei parametri di macchina (accettanze, , vuoto, risonanze depolarizzanti, ...)Controllo della polarizzazione del bersaglio Q con BRP(Polarimetro Breit-

Rabi) e sua calibrazione.

Per misure longitudinali Siberian-snake, ed adattamento ottica di iniezione.

HH↑↑

DD22

Ber sag l i o Analysing power per misurare Polarizzazione del Analysing power per misurare Polarizzazione del

fascio dopo il filtraggiofascio dopo il filtraggio


Bersaglio : ABS, cella apribile e BRP Bersaglio : ABS, cella apribile e BRP operativi per verifica e calibrazioneoperativi per verifica e calibrazioneSorgent

e atomica

Camera bersagli

o

Polarimetro Breit-Rabi

Asse del fascioCOSY/AD

Alimentazione elettrica Raffreddament

o ad acqua

FerraraFerrara,,Bari,Bari,

ErlangenErlangen

Analizzatore Gas Bersaglio


Andamento della polarizzazioneAndamento della polarizzazione nella fase di messa a punto.nella fase di messa a punto.

Comportamento della cell Comportamento della cell


Installazione del bersaglio su COSY Installazione del bersaglio su COSY 2009: installati: magneti, steerer, shutter veloci, pompe NEG, BMPs.

2010: COSY magn. Commissioning, 0.3 m- sezione del bersaglio, nessuno impatto negativo sul fascio

Acquisite ulteriori informazioni per la cell da installare su AD.


Risultati commissioning e preliminari Risultati commissioning e preliminari tempo macchina settembre 2011tempo macchina settembre 2011

Parametri di macchina raggiunti ed ottimali per lo studio di filtraggio in spin

(accaumentato e misurabile → build-upSpessore del bersaglio ~ 5 1013 atomi/cm2 ( atteso)

Vitamedia del fascio >> 6000 s

Vitamedia della polarizzazione > 100 000 s

Risultati

STORI 11 (LNS 09/10-14/10)


Maggiore efficienza nella P di antip?

No dati analysing power antip-d.

Solo BRP disponibile per Q. Utilizzo di D↑ per polarizzare e H per misurare da antip-p . Altrove BRP (calibrato) fornirà Q.

Schema sperimentale per ADSchema sperimentale per AD

Misura di Q del bersaglio da p-p analysing power dove noto .

Altrove BRP (calibrato) fornirà Q.HH↑↑

DD

BBeerrssaagglilioo


Responsabilità Italiana: Responsabilità Italiana: per AD disegno del detector e di conseguenza nuova per AD disegno del detector e di conseguenza nuova

cella.cella.

-Cella apribile


Responsabilità Italiana: Responsabilità Italiana: per AD disegno del detector e di conseguenza nuova per AD disegno del detector e di conseguenza nuova

cella.cella.

-Cella apribile- supporto- 3 strati di rivelatori Si.-elettronica di front-end .- raffredd.


Conclusioni e ... pianiConclusioni e ... piani

Filtraggio in spin compreso teoricamente.PAX in fase conferma sperimentale su COSY (simultanea predisposizione perAD).

Ottimizzazione di COSY e IP di PAX.

Completamento del rivelatore dedicato alle misure su AD.

In attesa di informazioni su verifiche ad AD.

................ STORI 11 (LNS 09/10-14/10)per risultati delle

misure in corso.


Esperimento di depolarizzazioneEsperimento di depolarizzazione

Nell’anello COSY, si accumulano protoni polarizzati.

Si “disaccorda” l’e-cooler per avere la velocità relativa opportuna.

Si misura la polarizzazione del fascio mediante la diffusione p-d.

p e↑-→ p↑ p↑ e- → p p e↑

+→ p↑


Filtro in spin di antiprotoniFiltro in spin di antiprotoni


Filtro in spin

Proposta per FAIR al GSI (Darmstad) maggio/05.


PAX ad ADPAX ad AD


Misure a COSYMisure a COSY

e- in e cooler per depolarizzare

Deuterio (bersaglio ANKE) per misure di polarizzazione.


Ciclo di misura per depolarizzareCiclo di misura per depolarizzare


Sistema di rivelazioneSistema di rivelazione

11 x 2 HERMES recoil detectors + 14 x 1 PAX TTT detectors

Sistema completo di 36 rivelatori

Cella +Rivelatori con sistema di raffreddamento e Schermo Termico

Rivelatori intorno alla cella apribile

1 PAX Layer

2 HERMES1 PAX TTT


Risultati preliminariRisultati preliminari

Genova 24 settembre 2008

Congresso Nazionale della SIF


“ “spin filtering”: requisiti Bersaglispin filtering”: requisiti Bersagli

Bersaglio:

Elevata polarizzazione e spessore integrato del bersaglio .Controllo-stabilità della polarizzazione.

PI:Sezione a basso per permettere il passaggio di p e p nella cella e

riduzione c.

Misura della polarizzazione nucleare del bersaglio .Interazione solo adronica: B bassi.


ConclusioniConclusioni

La proposta di polarizzazione di p

Interessante e con questioni aperte.

Il programma PAX risulta un ottimo campo di prova per verificare la fattibilità della polarizzazione

di p e p per nuovi campi della fisica dello spin.

PAX prevede le prime misure in assoluto di sezioni d’urto doppiamente polarizzate p-p.

Genova 24 settembre 2008

Congresso Nazionale della SIF


filtro in spin: sezioni d’urtofiltro in spin: sezioni d’urto

Descrizione generale interazionetra un fascio polarizzato (P) ed un bersaglio polarizzato (Q)


Fascio accumulato:Fascio accumulato:Build up di P in un anelloBuild up di P in un anello

Andamento temporale in un anello di accumulazione per la

Polarizzazione (P) Intensità del fascio (I).

Andamento diP Polarizzazione e I intensità



• pp analyzing power sono bassi e non sono utilizzabili per misurare la polarizzazione del fascio o del bersaglio.

• Da dp↑ a Td=98.6 MeV si misura Q del bersaglio.

• Da pd a Tp=49.3 MeV si misura P dopo il processo di filtraggio.


Sezione a basso Sezione a basso su COSY. su COSY.


Year COSY AD

2009 1st COSY Proposal submittedInstallation of low-β insertion

CERN Proposal submitted July 2009

2nd • Commissioning of the low-β section• machine acceptance measurement

CERN Research board decision

2010 1st Installation of the target chamber, cryopump, ABS, BRP, holding field, collimators, fixed cell•Measurement of the acceptance angle

2nd Installation of COSY detection system • Measurement of the target polarization in dp and pd

elastic scattering• Spin-filtering at COSY with transverse polarization

Installation of the AD low-β insertion

2011 1st • Spin-filtering at COSY with transverse polarization(continued)

Commissioning of the AD low-β insertion•AD user compatibility•PAX optics

2nd Installation of the target chamber and scraper system

2012 1st Implementation of solenoid(s) in injection beam lineInstallation of ANKE ABS and AD detector at TP1•Commissioning of the AD detector with openable cell

• Machine acceptance studies• Stacking studies

2nd • Spin-filtering at COSY with longitudinal beam using ecooler + WASA solenoids

Installation of PAX ABS and BRP

2013 1st Implementation of the ½ AD Siberian snake at ANKE•Commissioning of the AD Siberian snake•Spin-filtering with longitudinal beam

Installation of openable storage cell and detection system• Measurement of H and D target polarization with pbar beam• Spin-filtering using H and D target below 70 MeV, transverse polarization

2nd Implementation of 300 keV ecooler

2014 1st • Commissioning of ecooler with beam

2nd • Spin-filtering measurements using H and D target below 430 MeV with transverse polarization

2015 Implementation of the Siberian snake

2016 • PAX optics with Siberian snake• Spin-filtering measurements with H and D target below 430 MeV with

longitudinal polarization, including commissioning of the Siberian snake.


da FILTEX a … PAXda FILTEX a … PAX

Comprensione dei risultati di FILTEX.

Le sezioni d’urto di filtro corrispondono alle sezioni d’urto di polarizzazione se angolo di diffusione < acc

fQdfQd tt )~~(

1 ~

1

21

||1

11

Studi di accettanza ed

aumento della vitamedia del fascio.

yx,

yx,

2222 A

2

1 dove

2

1

2

11

yyxacc

TSR with protons:σexp=73 ± 6 mb

Valore teorico:σtheo=86 ± 2 mb

~

Parametri di macchina



• pp analyzing power sono bassi e non sono utilizzabili per misurare la polarizzazione del fascio o del bersaglio.

• Da dp↑ a Td=98.6 MeV si misura Q del bersaglio.

• Da pd a Tp=49.3 MeV si misura P dopo il processo di filtraggio.


Spin flip Spin flip sp 6 ordini < th Non utilizzabileD. Oellers ... Pax Collab.PLB 674 (2009) 269-275.


Camera del bersaglio e rivelatoreCamera del bersaglio e rivelatore

Cella di accumulazione:spessore fascio 100

Rivelarore a stripdi Silicio

Fascio Atomico

DirezioneFascio accumulato

Bobine per campo di contenimento (x, y, z)

Limitatore di flusso (mobile)

Lesperimento PAX Laquila 30 settembre 2011 SIF XCVII Congresso Nazionale misure sull'anello COSY per...

Documents

Transcript of Lesperimento PAX Laquila 30 settembre 2011 SIF XCVII Congresso Nazionale misure sull'anello COSY per...