Stato dell‘esperimento HERA-B

A. Zoccoli - CSN1, 23 Settembre 2003

Stato dell‘esperimento

HERA-B

A. Zoccoli

Università and INFN - Bologna

Riunione CSN1Lecce, 23 Settembre 2003


Outline

Stato dell’esperimento

Statistica acquisita nel run 2002-2003

Organizzazione dell’analisi dei dati e

primi risultati

Prospettive per il futuro

Richieste finanziarie

Conclusioni


Stato dell’esperimentoRisultato dei meeting del PRC del DESY e della Collaborazione HERA-B nel Maggio 2003: Visti i problemi di manpower all’interno della Collaborazione e la difficoltà ad ottenere un adeguato beam-time per il 2003/2004 è stato deciso di

terminare la presa dati dell’esperimento HERA-BSi completa così il programma sperimentale di HERA-B La Collaborazione ha deciso quindi di concentrarsi completamente sull’analisi dei dati acquisiti nel 2002/2003.Il DESY ha assicurato il proprio supporto per i prossimi anni. Il Detector è attualmente su fascio, integro e spento. Nessuna attività sul rivelatore è permessa.


Stato dell’esperimento-II

Questo permetterà un eventuale uso futuro del detector in loco.

Ogni nuova eventuale presa dati richiederà l’approvazione da parte del PRC del DESY.

Un documento è attualmente in preparazione e verrà sottoposto al PRC il prossimo Ottobre.L’idea è di sfruttare il detector con modifiche minimali per affrontare un programma sullo studio di esotici e Glueball.


HERA-g: the idea

Trigger on events with the entire central

system in the forward spectrometer and

nothing elsewhere Rapidity Gaps

1. Double-Pomeron-Exchange. (for glueballs)

2. Pomeron-Reggeon-Exchange (for hybrids).

3. Search for Central Production of I=0, C=-1 states Pomeron-Odderon-Exchange ?

Mx2 = 12ss

1

2

x2 = 1-2

x1 = 1-1


The Essence of the argument1. HERA-B Spectrometer in 920 GeV proton beam with high-speed pipelined DAQ (farms: L-2 and L3).

2. The yield from a 107 sec experiment (~3 years) would be >3x104 times larger than our present data.

oo

+-

(Dashed histo: WA102 normalized at 1 GeV dip)

Invariant Mass (GeV)


Conclusions

The HERA-B detector is ready and available.The yield in a 107 sec experiment is orders-of-magnitude larger than presently existing data and a larger fraction of the data is in the interesting higher mass region. 8-day run already 10x(WA102). DPE phenomenology in agreement with UA8 at SPS. Pomeron-Reggeon exchange hybrids.Proposal will be submitted to DESY by 2 Oct. for PRC 30 Oct. Interested people, please contact P. Schlein or Marco Bruschi at [email protected]


Concluse tutte le analisi in corso dei dati acquisiti nel 2000. Ciò ha permesso di mettere a punto i codici di analisi e le tecniche di calibrazione ed allineamento.

(bb) measurement: Eur.Phys.J.C26:345-355,2003

Fraction of J/ produced from C: Phys. Lett. B 561, 61-

72, 2003

V0 production cross section: Eur. Phys. J.C29,181-

190,2003

Articolo sulla misura della luminosità in preparazione.

Risultati dalla presa dati del 2000


Statistica acquisita

Statistiche disponibili per l’analisi dati acquisite nel periodo di run Nov-2002- Feb.-2003. Campioni principali con trigger Di-Leptonico e Minimum BIas.

Di-lepton: 2002 67.767.473Di-lepton: 2003 77.155.845TOTAL: 144.923.318

MB: Totale 212.497.067Dicembre 02 148.906.774

Nuovo reprocessing di tutta la statistica appena iniziato Importante per i risultati finali.

Statistiche rilevanti acquisite con trigger Glueball (~ 97x106 ev) e con trigger Hard-Photon (~ 20x106 ev).

Dopo le selezioni di data quality.


Di-lepton physical signalStatistica: circa un fattore 40 in più rispetto alla presa dati precedente (year 2000).

N(J/) ~ 100.500

N(J/) ~170.300

J/ µ + µ -

Elettroni: ~ 80% statistica totale. MUONI: ~ 100% statistica totale.

J/ e+e-


Organizzazione dell’analisiL’attuale struttura del gruppo di analisi volta a finalizzare

lavoridi fisica è articolata in working groups (4):

1) Minimum Bias working group (Coordinatore: M. Villa)2) b physics working group3) Charmonium working group4) glueball working group (Coordinatore: M.

Bruschi)5) Open charm (abbandonato)

Il goal: finalizzare le analisi sui dati 2002/3 (gruppi 1-2-3), definire un nuovo eventuale programma di fisica per il futuro (gruppo 4). Il manpower in questo settore è al momento adeguato, anche se in alcuni casi può divenire critico.


Stato delle analisi

STATUS of the ANALYSIS

A Preliminary studies in progressB Editors, referees assignedC Analysis note availableD Paper Draft availableE Paper submittedG Paper publishedP Pending, no recent progressS Shelved after preliminary studiesT Thesis topic, Not suitable for publicationZ Abandoned after preliminary studies

Manpower for Publication1 Sufficient Manpower available2 Critical manpower situation3 NOT possible for lack of manpower

Overview delle analisi attualmente in corso:

Criteri seguiti:- Stato attuale di ogni singola analisi- Stato del Manpower per arrivare alla pubblicazione- Numero di persone coinvolte nell’analisi

Numero totale di PHD: 27


Analysis topics:

TOPIC Status Working people

Referee Editors

A-Dependence of J/ production A2 5

A-Dependence of c production A2 1

Production of c and J/ A1 8

Production of (2s) and J/ A1 3

J/ differential distribution and Polarization

A2 4

Diffractive production of J/ A2 2

Search for exotic decay via J/ X A2 2

Search for the FCNC decay D0 µµ B1 3 W. Hofmann Y. Zaitsev, M. Medinnis

Hard Photon production B1 2 H. Kolanoski S. Shuvalov µµ BR P

Study of low mass pairs P

Drell-Yan studies A2 1

Double Charm production S 2

A-Dependence of (2S) production Z

Inclusive BBbar cross section B1 5 T. Knoepfle, A. Spengler

M. Villa, S. Masciocchi

Exclusive B reconstruction A2 1

B semi-leptonc dec\ay A2 2

Upsilon cross section A1 2

K*(892) differential cross section A2 2differential cross section A2 2

D+/D0 production ratio, open charm cross section

B1 5 A. Schwartz, G. Zech

B.Schwingenheuer, P. Krizan

V0 differential cross section A1 2

Hyperon/antyhyperon production A1 2

Lambda polarization A2 2

Single particle distributions P

Pentaquark production B1 2 H. Albrecht T. Knoepfle

Bose-Einstein correlations A2 1

Glueball and double pomeron production A1 9 M. Bruschi, P. Schlein


Molte analisi in corso Molti papers possibiliCirca 70 fisici attivi nell’analisi 27 Tesi di PHD in corsoManpower critico su alcuni argomenti Reprocessing dei dati appena iniziato

La maggior parte dei risultati finali nel 2004

4-5 analisi abbastanza avanzate Primi risultati preliminari

Il Goal: ottenere risultati preliminari per fine 2003 o inizio 2004

Alcune considerazioni


Studi sul charmonio

Le differenti analisi sono in fase avanzata e coprono si seguenti punti:

Dipendenza da A della produzione di J/ψ (effetti di soppressione) Sezione d’urto differenziale di produzione di J/ψ Studi sulla polarizzazione delle J/ψ Produzione di c

Studio delle FCNC nel decadimento D0 µµ Drell-Yan Produzione di e

Risultati preliminari per fine del 2003 inizio 2004

pA pN A


Dipendenza da A Confronto con i modelli di QCD (CEM, CSM, NRQCD) Effetti nucleari sui modelli:

Stato iniziale: shadowing, energy loss, pT broadening by multiple scattering Stato finale: absorption in nuclear matter, co-mover interaction Parametrizzazione in funzione di = (xF,pT)

HE

RA

-B

• NRQCD

HE

RA

-B

• Regge theory


Dipendenza da A

Risultati preliminari per il canale muonico (1/10 della statistica).

HERA-B very preliminary

Full Di-Muon Sample:Expected Statistical Error


Produzione di charmonio-I

Misura delle distribuzioni differenziali di J/ψ (PT ed xF).

J/ µ + µ -

J/ e+e-Risultati preliminari:

< PT> slopeC 1.22 6.4W 1.29 5.4

Accordo tre elettroni e muoni. Verifica dipendenza da A. Panorama sperimentale non chiaro.


Produzione di charmonio-II

Possibilità di misurare la polarizzazione vs PT. Importante per discriminare i diversi modelli

Polarizzazione

Misura della polarizzazione delle J/ψ Panorama sperimentale non chiaro (nessuna evidenza finora).

2(1 cos )cos

dN

d

Hera-B: prima indicazione di polarizzazione ?


Produzione di charmonio

III R(c): frazione di J/ψ prodotte da decadimento di c.

Risultato HERA-B dai dati del 2000: R(c) = 0.32 ± 0.07.

Statistica 2000: ~ 400 ev.Incremento in statistica previsto di circa un fattore 40.Misura R(c) vs A e rapporto c1/c2

INOLTRE: misura del rapporto di produzione ψ(2s)/J/ψ.Ris. prelim: 0.019 ± 0.07

Risultato già competitivo con le misure esistenti!


Goal: misurare il limite superiore del BR(D0 µµ).Trigger di-leptonico (muoni) detached analysis.

Search for FCNC decay D0µµ

Limite raggiunto da HERA-B migliore del PDGMisure esistenti: BR(D0 µµ) < 4.2 10-6 (PDG 2002)

BR(D0 µµ) < 2.5 10-6 (CDF 2003)

Ottimizzazione e studio dei sistematici in corso.

Real data: J/ψ MC: D0 Real data: D0

3 ev


σ(bb): Detached J/ψ Analysis Ricerca di J/ψ staccate del vertice primario. Confronto tra distribuzioniUpstream (no signal) e Downstream (segnali di b).Tagli su Δz e parametro di impatto.

J/ψ→e+e-

J/ψ→µ+µ-

l+

J/B

z

X

l-

IW

upstream | downstream

Dopo data quality checks. Chiari segnali detached sul 40% della statistica totale sia in ee che in µµ.


8 < σ(bb) < 38 nb/nucleon

Analisi completata su 1/8 della statistica, primo risultato preliminare:

σ(bb) - II

In accordo con il risultato del 2000.

Attività in corso:

completamento su tutta la statistica dell’analisi misura della sezione d’urto attraverso i decadimenti semileptonici dei b (statistica attesa qualche decina di ev.) ricostruzione esclusiva di mesoni B (statistica attesa 5-20 ev.) studi di tagging e di asimmetria nella produzione di mesoni B e anti-B.

l+

B

X

l-

B


cross section

Completata l’ottimizzazione dei tagli In corso la produzione MC finale Studi sistematici sul trigger in corso Risultato preliminare vicino

→µ+µ- →e+e-

σ() vs s

Hera-Benergy


Altre analisi in corso

Studio della parte bassa della distribuzione di massa invariante Produzione di fotoni ad alto impulso trasverso Ricerca di nuovi stati (e.g. hc J/ψ π0) Doppia produzione di charm (2 coppie cc) Ricerca di stati esotici che decadono in J/ψ (e.g. J/ψ oppure J/ψ η ) µµ µµee ee


Analisi su dati MB

V0 cross section Open charm cross section Hyperon-antiHyp. prod. Search for Pentaquark states and K* production polarization

Inclusive distributions Total J/ cross section

K0s 0 0

Published(2000 data)

~ 10 k ~ 2 k ~ 1.1 k

Expected in 2002/03 ~3000 k

~ 600 k

~ 300 k

C

Ti

W

K* diff.distribution


Open charm cross sectionD0 signals

85 % of statistics

D+ signalsD* signals

ΔM

Il goal: - Misura delle sezioni d‘urto D0, D+, D* e loro dipendenza da A. - Rapporto di produzione (D+/D0)

Risultati preliminari già disponibili.e.g. R(D+/D0).


Hyperon productionMisura sezione d’urto totale e differenziale -, 0(1530) and Ω- Dipendenza da A e rapporto particella/antiparticella Ricerca di nuovi stati e Ω

- - (All data)

=0.86±0.01

Ξ0 Ξ± π ±

Statistica: ~16.200 Ξ± ~1.500 Ξ0

~960 ±

Primi risultati preliminari disponibili !


Pentaquark productionExotic baryon seen in photo- and Hadroproduction;mass 1.54 GeV; width ≈ 20 MeV

+ nK+ or pK0s (uudds ; B=+1, S=+1)

Analisi in corso nel canale pKs.NO signal in HERA-B al momento !

Segnale a 5σ visto da due esperimenti (CLAS,LEPS).


Milestones Hera-B per il 2003

situazione al 23/9/ 2003 :

1) 1/3/2003 Misura rate produzione J/ adeguato (~103

J/ ricostruite/ora di fascio) con trigger dileptonico 2) 1/3/2003 Ricostruzione >5 105 Ks. Misura prelim.

(Ks, ) totale e differenziale 3) 1/3/2003 Inizio presa dati con trigger dileptonico

4) 1/6/2003 Definizione programma di fisica per gli anni

successivi5) 1/6/2003 Ricostr. >5 104 J/ ; e c J/6) 1/9/2003 Finalizzazione analisi min. bias 2002 e

pubblicazione (Ks, ) 7) 1/12/2003 Misura (bb) (con >100 eventi bb) e

ricostruzione esclusiva di mesoni B

100%

100%

100%

100%

50%

-----


ConclusioniLa presa dati di HERA-B è terminata nel Marzo 2003. Acquisito ~1/8 della statistica prevista.

Obiettivo primario è ora l’analisi dei datiL’analisi dei dati acquisiti nel 2002/2003 procede bene

Il gruppo di Bologna è pesantemente coinvolto.Il manpower sull’analisi è al momento sufficiente

Potrebbe risultare critico in futuro In corso il nuovo reprocessing di tutta la statisticaAlcuni risultati preliminari già disponibiliFinalizzazione della maggior parte delle analisi nel 2004

Nuovo proposal in preparazione (verrà sottoposto al PRC del DESY a fine Ottobre) per usare il detector per la ricerca di esotici/glueball.


Richieste finanziarie

Le richieste per l’analisi dei dati nel 2004. L’impegno del gruppo è ancora elevato.

M.I. 6 k€

M.E. 158 k€ (<1.4 M.U./fte)

Consumo 15 k€


Backup slides


DPE prediction of mass spectrum

+- oo

Fall off above 1.5 GeV is as expected in DPE.

4 GeV2


Predicted mass spectrum 280-920 GeV

Beam mom. 920 450 280

Cross section (mb)

All mass 0.336 0.256 0.207

> 1.5 GeV 0.062 0.026 0.009

> 2.0 GeV 0.032 0.007 0.001

> 2.5 GeV 0.015 0.001 ---

MC

920 GeV beam energy is clearly better for high-mass studies.

Mass (GeV)

(RR)~s-1 , (RP) ~ s-0.5 , (PP) ~ const.

HERA-g WA102 COMPASS


Settembre 2002: terminato il commissioning del detector Ottobre-Novembre 2002: effettuato il commissioning del trigger (principalmente del FLT) 1 Novembre - 19 Dicembre 2002 : presa dati HERA-B per programma di Fisica 6 Gennaio - 3 Marzo 2003: presa dati. 3 Marzo 2003: inizio shut-down di 18 weeks. 10-28 Luglio 2003: start-up HERA 28/7 – 31/8: 3.5 weeks per HERA-B durante bake-out > 15 Settembre 2003: Lumi operations ??

Schedula temporale


Prospettive dell’esperimento

Vista la schedula difficilmente verranno acquisiti altri dati con trigger di-leptonico nel 2003, possibile misure con trigger più semplici: MB, Glueball, Hard Photon Il manpower dell’esperimento permane molto critico Necessario l’ingresso di nuovi gruppi/membri Sforzo ian corso per aggiornare/estendere/modificare il programma sperimentale: Glueball, open charm. documento in preparazione per il PRC di DESY di Maggio. Nel HERA-B week a metà Maggio si deciderà l’atteggiamento dell’esperimento a breve termine per il dopo shut-down (presa dati 2003)


Prospettive: sezione d’urto bb

TOT(bb) = nb/nucleon(syst)67(stat)

141232

Il risultato dai dati del 2000 è stato ottenuto con ~10 J/ detached da un campione di ~10.000 J/ pronte (Eur. Phys. J. C 26 (2003) 3, 331-344).

Previsioni 2002/3: incremento statistica del picco detached in un fattore ~20 (100-200 J/ contro le ~10 J/ del 2000 ). Misura sezione d’urto anche sugli eventi semileptonici ricostruzione di B esclusivi ~10-20 errore finale sulla sezione d’urto al 10%

E789

E771

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