La presentazione è in caricamento. Aspetta per favore

La presentazione è in caricamento. Aspetta per favore

Test delluniversalità e- nei decadimenti K ± l ± : misura del rapporto R K = (K e2 )/ (K 2 ) in NA62 Giuseppina Anzivino Università di Perugia e INFN Bologna.

Presentazioni simili


Presentazione sul tema: "Test delluniversalità e- nei decadimenti K ± l ± : misura del rapporto R K = (K e2 )/ (K 2 ) in NA62 Giuseppina Anzivino Università di Perugia e INFN Bologna."— Transcript della presentazione:

1 Test delluniversalità e- nei decadimenti K ± l ± : misura del rapporto R K = (K e2 )/ (K 2 ) in NA62 Giuseppina Anzivino Università di Perugia e INFN Bologna 24 aprile 2008

2 Bologna, Universalità leptonica - R K 2 Argomenti Breve storia di NA48/NA62 Universalità e- : premesse teoriche R K e fisica oltre il Modello Standard Situazione sperimentale NA48/2 – risultati dati NA62 - run dedicato nel 2007 Stato dellanalisi Futuro: misura di K + Conclusioni

3 Bologna, Universalità leptonica - R K 3 NA48 Ricerca di violazione diretta di CP nei decadimenti K ± 3 misura delle lunghezze di scattering NA48 NA48/1 NA48/2 Violazione diretta di CP nei decadimenti dei K neutri Re( / ) = (14.7 ± 2.2) x Misura del parametro | +-| Decadimenti rari del K S prima osservazione e misura del BR di K S 0 e + e - e K S 0 + -

4 Bologna, Universalità leptonica - R K 4 NA48 NA62 NA62 fase I dati run dedicato 2007 NA62 fase II proposta R&D + costruzione 2011 presa dati Test di precisione delluniversalità leptonica attaverso la misura del rapporto Misura del decadimento rarissimo, processo FCNC e sensibile a NP NA48/3 P326 NA62

5 Bologna, Universalità leptonica - R K 5 Test di universalità leptonica con NA48/2 e NA62

6 Bologna, Universalità leptonica - R K 6 Universalità leptonica Decadimento puramente leptonico Analogamente per Universalità valida anche per Z 0 e + e -, + -, + -

7 Bologna, Universalità leptonica - R K 7 I mesoni K e K ± l ± ± l ± ideali per test di SM e ricerca di nuova fisica MA limitazioni dovute alle incertezze teoriche (a livello del percento) in particolare incertezze su quantità non perturbative, per esempio le costanti di decadimento f e f K non direttamente utilizzabili per ottenere constraints su NP I decadimenti leptonici dei mesoni pseudoscalari leggeri

8 Bologna, Universalità leptonica - R K 8 Il rapporto R K Tuttavia le incertezze adroniche si cancellano nei rapporti le predizioni dello Standard Model per R e R K sono note con grande precisione diventa possibile il confronto con i risultati sperimentali precisi La misura di R K è il modo più promettente per rivelare effetti di deviazione dalla universalità -e in questi decadimenti

9 Bologna, Universalità leptonica - R K 9 R K nello Standard Model [V. Cirigliano and I Rosell, JHEP 0710:005 (2007)] K e2 soppresso a causa dellelicità include solo IB e non DE correzioni radiative (K l 2 e fotoni virtuali) δ R K = -3.8% R K /R K ~ 0.04% R K è soppresso per elicità a causa della struttura V-A dellaccoppiamento a corrente carica SM ChPT, O(e 2 p 4 )

10 Bologna, Universalità leptonica - R K 10 Correzioni radiative R K predetto dallo SM include lInner Bremsstrahlung (IB) non include la Direct Emission (DE) (termine dipendente dalla struttura (SD) trascurabile in K 2, grande in K e2 gli esperimenti misurano K e2( ) /K 2( ) inclusivo e sottraggono SD effetti sullaccettanza trattamento delle correzioni radiative importante IB SD

11 Bologna, Universalità leptonica - R K 11 R K oltre lo SM In un articolo recente è stato mostrato che: effetti di SUSY (MSSM) possono modificare il valore di R K previsto dallo SM a livello del percento (fino a 3% in alcune configurazioni) R-parity è la sorgente di nuova fisica da testare con R K questi contributi in SUSY derivano da effetti di LFV e non LFC A. Masiero, P. Paradisi, R. Petronzio, hep-ph/ PRD74 (2006) Contributo dominante a R K di LFV dovuto a SUSY deriva da scambio di Higgs carichi Accoppiamenti effettivi di Yukawa LFV 31 è il termine LFV connesso alla soppressione di elicità del Ke2, 32 trasc.

12 Bologna, Universalità leptonica - R K 12 R K in SUSY Contributo da diagrammi con loop Contributi LFC sono soppressi (~ (tan β) 2 ), termini LFV (~ (tan β) 6 ) Alti valori di tan β -> R K LFV grande Es.: se tan β =40 e M H =500 GeV R K LFV = R K SM ( ) K golden modes per test di LFV Il limite per LFV in K e2 si converte in limite su 13 = 13 (m H±,tan )

13 Bologna, Universalità leptonica - R K 13 Paragone con B ± ± possibili transizioni via H ± Per valori di 31 non troppo piccoli Sensitività a H ± in K e2 /K 2 migliore rispetto a B dipendenza da M ( H ± ) e tan (Isidori, Paradisi PLB 639(2006)) LFV non richiesto no 13 0 ~ 0.01)

14 Bologna, Universalità leptonica - R K 14 Situazione sperimentale prima dei risultati di NA48/2 abbastanza scarsa valore del PDG basato su 3 esperimenti degli anni 70 effettuati con K a riposo Errore sperimentale maggiore di due ordini di grandezza rispetto alla incertezza teorica

15 Bologna, Universalità leptonica - R K 15 Misure di NA48/2 Dati mese di presa dati trigger: 1 traccia + energia EM + cinematica 4K K e2 candidati raccolti sistematica non riducibile a causa della inefficienza di trigger ~ 15 % Dati ore di presa dati trigger lasco: 1 traccia + energia EM 4K K e2 candidati raccolti sistematica non riducibile a causa del fondo di K 2 nel sample di K e2

16 Bologna, Universalità leptonica - R K 16 Il rivelatore di NA48 Componenti principali: Spettrometro magnetico (4 DCHs): 4 viste: ridondanza efficienza σ(p)/p 1.0% % p [GeV/c] Odoscopio: trigger veloce e misura precisa del tempo (150ps) Calorimetro e.m. a Liquid Krypton: 10 m 3 (~22 t), 1.25 m (27 X 0 ), celle granularità 2x2 cm2, quasi omogeneo σ(E)/E = 3.2%/E + 9%/E % [GeV] Calorimetro adronico, contatori di veto e contatori di muoni

17 Bologna, Universalità leptonica - R K 17 Rivelatore

18 Bologna, Universalità leptonica - R K 18 I fasci simultanei di K + /K - Disegnato per la ricerca di violazione di CP nei decadimenti K ± 3 Fasci di K + e K - simultanei e quasi collineari di energia 60 GeV (K + /K - ~1.8)

19 Bologna, Universalità leptonica - R K 19 Strategia della misura N(K l2 ) = numero di eventi selezionati N BG (K l2 ) = numero eventi di fondo Acc(K l2 ) = accettanza geometrica TR (K l2 ) = efficienza del trigger PID (K l2 )= efficienza della selezione D = downscaling del trigger Eventi K e2 e K μ2 raccolti contemporaneamente rapporto indipendente dal flusso. Cancellazione di alcune sistematiche nel rapporto Il contributo dominante allerrore, la sottrazione del fondo, dipende dalla statistica

20 Bologna, Universalità leptonica - R K 20 Selezione degli eventi Geometria topologia a 1 traccia 15 < p < 50 GeV/c vertice nella regione di decadimento accettanza geometrica Particle ID (E/p) e (E/p > 0.95) (E/p < 0.2) Cinematica decadimento a 2 corpi M miss 2 = (p K -p l ) < M miss 2 < Cinematica simile per K e2 e K 2 massimizzare i tagli comuni K 2

21 Bologna, Universalità leptonica - R K 21 Background/1 La sorgente principale di incertezza è legata alla sottrazione del fondo K e2 e K 2 cinematicamente indistinguibili ad alto impulso Il può subire, con una probabilità di ~ 5x10 -6, una perdita catastrofica di energia nel LKr E/p 1 simulando un elettrone questo fondo è misurato dai dati in bin di impulso 14 % fondo da K ± 0 e ± ottenuto da MC fondo da K ± ± 0 trascurabile per K 2 Fondo dominate per K e2 è dovuto al K 2 datiMC run p K = 60 GeV, p kick = 120 MeV/c

22 Bologna, Universalità leptonica - R K 22 Background/2 p t e p track sono legate da una relazione ellittica correlata alla m miss 2 K e2 selezionati con taglio nella regione fiduciale a 3 dalla media analogamente per K 2

23 Bologna, Universalità leptonica - R K 23 Risultati runs 2003 e 2004 Dati 2003 sample finale (4670 ± 77 stat ) eventi K e2 errore sistematico dominato dal trigger Dati 2004 sample finale (3407 ± 63 stat ) eventi K e2 errore sistematico dominato dalla sottrazione del fondo k 2 preliminari KLOE: ~ 8K eventi nel 2007, precisione 2.7%, target ~ 1% [arXiv: ] R K /R K ~ 2%

24 Bologna, Universalità leptonica - R K 24 Flavianet fit per R K Il gruppo Flavianet ha eseguito un fit di R K, combinando i risultati del PDG 2006 con i risultati preliminari di NA48/2 e di KLOE grande improvement wrt PDG ora R K /R K ~ 1.3 % accordo perfetto con lo SM

25 Bologna, Universalità leptonica - R K 25 NA48/3 P326 NA62 NA48/2 poteva migliorare lincertezza dal 2% allo 0.5% con lapparato esistente Proposta presentata in febbraio 2007 al SPSC e al Research Board approvata fase I misura di R K e test di prototipi per la fase II fase II misura del decadimento K mesi di presa dati (escluso i periodi per i test) Goal raccogliere ~ eventi K e2 Nasce NA62

26 Bologna, Universalità leptonica - R K 26 Riduzione della sistematica Nuovo fascio e nuova configurazione dello spettrometro impulso del K: (60 ± 3) GeV/c (75.0 ± 2.5) GeV/c Fascio di soli K + usato per la maggior parte del run fondo dellalone del fascio ridotto da 20% a 1% Ottimizzazione della risoluzione in massa mancante Misura precisa del fondo di K 2 e della probabilità di mis- identificazione dellelettrone Trigger di minimum bias (come per il run 2004) Sorgente principale fondo da K 2

27 Bologna, Universalità leptonica - R K 27 Fondo K 2 - cinematica Identificazione dei candidati K l2 con la cinematica M miss 2 (assunzione m e ) ottimizzazione della risoluzione in massa mancante M miss 2 (l) = (p K -p l ) 2 p K fasci a banda stretta p K /p K 2% vs 3% nel p l momentum kick del magnete 120 MeV/c 263 MeV/c p/p = 0.47%+0.020p (p in GeV) p < 40 GeV/c ~ 43% eventi Fondo atteso da K 2 nella regione di analisi ~ 7%

28 Bologna, Universalità leptonica - R K 28 Fondo K 2 – E/p identificazione dellelettrone basata sullenergia nel LKr 0.95 < E LKr /p tr < 1.05 P( e) ~ 10 -6, dipendente da p (in accordo con la sezione durto di bremmstrahlung) K 2 costituiscono il fondo maggiore per gli eventi K e2 p > 40 GeV/c Ma una frazione di muoni subisce una perdita di energia catastrofica nel calorimetro e.m. mis-identified come elettroni ~ 57% eventi

29 Bologna, Universalità leptonica - R K 29 Misura P( e) Misura diretta Muro di piombo posizionato su parte dellaccettanza (tra i due piani dellodoscopio ) tracce che attraversano il muro + 1 MIP nellodoscopio sample di puri sample raccolti: 1)da K 2, durante la presa dati 2)con run speciali di soli spessore Pb(4.5 cm) + Fe (2.0 cm) 9X 0 larghezza 240 cm = diametro odoscopio altezza 18 cm = 3 contatori Perdita del 18% in accettanza e sono fermati (passano solo i ) Si misura la distribuzione di E/p per i nel LKr Installato per 50% tempo di run e

30 Bologna, Universalità leptonica - R K 30 Trigger Continui miglioramenti durante la presa dati in modo da migliorare la purezza del trigger K e2 : 1)introduzione della condizione sulla molteplicità nelle camere a drift (1TRK) 2) ottimizzazione del downscaling 3) ottimizzazione dello steering dei fasci 4) smontaggio del muro di piombo Trigger ConditionRates/SPS spillPurity Start-upEnd-of-runStart-upEnd-of-runStart-upEnd-of-run K e2 Q 1 E LKr Q 1 E LKr 1TRK – –5 K 2 Q 1 /50Q 1 1TRK/ % trigger K 2 usato anche per monitorare il trigger K e2 vari trigger di controllo acquisiti inefficienze ~ 0.1%, misurate direttamente

31 Bologna, Universalità leptonica - R K 31 Dati raccolti Presa dati: dal 23 giugno al 22 ottobre K eventi selezionati, fondo < 10%, errore statistico ~ 0.3%

32 Bologna, Universalità leptonica - R K 32 Stategia di analisi Analisi 2007 analoga candidati K e2 e K 2 raccolti simultaneamente cancellazione di alcuni effetti sistematici (p.e. parte della ricostruzione, efficienze di trigger) MC usato limitatamente: solo accettanza geometrica Missing mass squared, (GeV/c 2 ) 2 K e2 candidates: M miss 2 (e) K 2 candidates: M miss 2 ( ) Express analysis: ~3% of the 2007 K + sample K 2 background R K misurato in bin di impulso della traccia corretto per accettanza geometrica efficienza di trigger e efficienza di particle ID

33 Bologna, Universalità leptonica - R K 33 Background/1 Fondo principale 1)decadimento K 2 : stimato (7.4 ± 0.2)% dalla misura di P( e) 2)alone del fascio: stimato (1.3 ± 0.1)% usando runs con il fascio senza K + Può essere ridotto con tagli più stretti sulla qualità del vertice Altri fondi 1) K e2 (SD): stimato (0.7 ± 0.1)% 2) K e3 : stimato < 1%; 3) K no evidence at 1% level sample K e2 sample K 2 1)alone del fascio ~ 0.1% 2)K < 0.5% p, GeV/c P( e) from the run

34 Bologna, Universalità leptonica - R K 34 Background/2 3 settimane di fascio per studi di sistematica settembre 2008 Background subtracted Raw K e2 candidates

35 Bologna, Universalità leptonica - R K 35 Risultati attesi Precisione attesa su K e2 /K 2 statistica ~ 0.3 % totale ~ 0.5 %

36 Bologna, Universalità leptonica - R K 36 Sommario R K I decadimenti K l2 forniscono unottima opportunità per effettuare test di fisica oltre lo SM, in particolare R K Nellambito di SUSY, si aspetta LFV fino al 3% Presentati i risultati preliminari 2003 e 2004 Presentato lesperimento NA62, la presa dati e lo stato attuale dellanalisi Errore statistico atteso ~ 0.3%, errore totale su R K ~ 0.5% Questa misura o troverà deviazione dal valore atteso dello SM o fornirà dei limiti molto stringenti nei parametri di SUSY

37 Bologna, Universalità leptonica - R K 37 Misura del BR(K + + )

38 Bologna, Universalità leptonica - R K 38 NA62 Proposta presentata al SPSC del CERN in settembre 2005 R&D sostenuta dal Research Board del CERN in dicembre 2005 Costruzione dei prototipi e test beam 2007 al CERN e LNF La fase di R&D sarà completata nel 2008 (tests in ottobre) Costruzione, installazione e test nel Inizio presa dati nel 2011 In attesa di approvazione formale definitiva…….. Birmingham, CERN, Dubna, Fairfax, Ferrara, Firenze, Frascati, Mainz, Merced, Mosca, Napoli, Perugia, Pisa, Protvino, Roma, Saclay, San Luis Potosi, Stanford, Sofia, Triumf, Torino CERN-SPSC SPSC-P-326 Sviluppo temporale NA62

39 Bologna, Universalità leptonica - R K 39 Motivazioni di fisica processi FCNC che avvengono attraverso diagrammi a loop sensibili a V td Incertezze teoriche molto piccole: i contributi a corta distanza dominano, gli elementi di matrice adronici possono essere estratti da quantità misurate (Ke3). golden modes test dello SM e del mixing dei quarks (unitarietà CKM) sondare effetti di NP Minimal Flavour Violation nuove sorgenti di rottura della simmetria di sapore (~TeV) decadimenti K K L 0 K + + K L 0 e + e - K L 0 + -

40 Bologna, Universalità leptonica - R K 40 State-of-the-art Predizioni SM (incertezze dagli elementi della matrice CKM): BR(K + + ) (1.6×10 -5 )|Vcb| 4 [ 2 +( c - ) 2 ] (8.0 ± 1.1)× BR(K L 0 ) (7.6×10 -5 )|Vcb| 4 2 (3.0 ± 0.6)× Misura esistente: BR(K + + ) (1.47 ) × (3 eventi) Misura recente: BR(K L 0 0 ) KEK) < 6.7 × (90%CL) K L 0 K + + V ud V* ub + V cd V* cb + V td V* tb = 0 compatibile SM

41 Bologna, Universalità leptonica - R K 41 Limiti attuali 100 events Mean=SM 100 events Mean=E787/949 Misura di E787/949 Limiti attuali nel piano

42 Bologna, Universalità leptonica - R K 42 Sensitività a K + + Dalle misure di E787/949 e di E391a

43 Bologna, Universalità leptonica - R K 43 Cinematica BR(SM) = 8× Accettanza segnale 10% Decadimenti di K ~ Tecnica del decadimento in volo del K Fascio intenso di protoni dal SPS K di alta energia (P K = 75 GeV/c) Contatore Cerenkov per identificazione del K (CEDAR) impulso del K: tracciatore di fascio impulso del : Spettrometro Calorimetro per rivelare /m RICH (separazione ) Spettrometro per eliminare le particelle cariche K K+K+ m 2 miss =(P K P ) 2 Basso livello di fondo ~100 eventi K + NA62 – linee guida Contatori di veto Identificazione di particelle

44 Bologna, Universalità leptonica - R K 44 Cinematica e fondi 92% dei decadimenti del K kinematically constrained 8% dei decadimenti del K definizione di una regione di segnale K determina la divisione in due parti: Regione I e Regione II attraversa la regione di segnale reiezione basata su Veto e particle ID NOT kinematically constrained

45 Bologna, Universalità leptonica - R K 45 Layout ~11 MHz of K + decays K+K+ +

46 Bologna, Universalità leptonica - R K 46 I rivelatori CEDAR: Cherenkov differenziale per lidentificazione del K positivo nel fascio (50MHz) GIGATRACKER: Tracciamento del fascio (Si micropixel) a monte della regione di decadimento (800 MHz) CAMERE A STRAW: Spettrometro basato su 4 stazioni di camere a tubi straw per tracciare i prodotti di decadimento del K (~10 MHz) RICH: Ring Image Cherenkov, per rivelare il pione proveniente dal K positivo, distinguere muoni da pioni e per trigger veloce LAV: Veto per fotoni a grandi angoli (vetro al piombo) LKR: Veto per fotoni in avanti e calorimetro elettromagnetico (calorimetro a LKr di NA48) IRC/SAC: Veto per fotoni ad angoli piccoli e intermedi MUD e sweeper: rivelatore per muoni (calorimetro adronico di NA48 con ferro e piano di scintillatore per trigger veloce) con magnete deflettore del fascio non decaduto

47 Bologna, Universalità leptonica - R K 47 Conclusioni Test di universalità leptonica con K l2 Dati R K /R K ~ 2% ottimizzazione della strategia sperimentale Dati 2007 run dedicato, 4 mesi di presa dati precisione attesa ~ 0.5% analisi dei dati iniziata Misura del BR del decadimento K + + O(100) eventi in 2 anni di presa dati, fondo 10%, sensitivity ~ fase di R&D in completamento nel 2008, in attesa di approvazione….. analisi dei dati iniziata Un programma molto ricco nellimmediato futuro Stay tuned!!


Scaricare ppt "Test delluniversalità e- nei decadimenti K ± l ± : misura del rapporto R K = (K e2 )/ (K 2 ) in NA62 Giuseppina Anzivino Università di Perugia e INFN Bologna."

Presentazioni simili


Annunci Google