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A. Zoccoli - CSN1, 23 Settembre 2003 Stato dell‘esperimento HERA-B A. Zoccoli Università and INFN - Bologna Riunione CSN1 Lecce, 23 Settembre 2003.

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1 A. Zoccoli - CSN1, 23 Settembre 2003 Stato dell‘esperimento HERA-B A. Zoccoli Università and INFN - Bologna Riunione CSN1 Lecce, 23 Settembre 2003

2 A. Zoccoli - CSN1, 23 Settembre 2003 Outline  Stato dell’esperimento  Statistica acquisita nel run  Organizzazione dell’analisi dei dati e primi risultati  Prospettive per il futuro  Richieste finanziarie  Conclusioni

3 A. Zoccoli - CSN1, 23 Settembre 2003 Stato dell’esperimento Risultato 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-B Si 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.

4 A. Zoccoli - CSN1, 23 Settembre 2003 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.

5 A. Zoccoli - CSN1, 23 Settembre 2003 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 ? M x 2 =  1  2 s s 11 22 x 2 = 1-  2 x 1 = 1-  1

6 A. Zoccoli - CSN1, 23 Settembre 2003 The Essence of the argument 1. HERA-B Spectrometer in 920 GeV proton beam with high-speed pipelined DAQ (farms: L-2 and L3). 2. The yield from a 10 7 sec experiment (~3 years) would be >3x10 4 times larger than our present data. oooo +-+- (Dashed histo: WA102 normalized at 1 GeV dip)  Invariant Mass (GeV)

7 A. Zoccoli - CSN1, 23 Settembre 2003 Conclusions  The HERA-B detector is ready and available.  The yield in a 10 7 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

8 A. Zoccoli - CSN1, 23 Settembre 2003 Concluse tutte le analisi in corso dei dati acquisiti nel Ciò ha permesso di mettere a punto i codici di analisi e le tecniche di calibrazione ed allineamento.   (bb) measurement: Eur.Phys.J.C26: ,2003  Fraction of J/  produced from  C : Phys. Lett. B 561, 61-72, 2003  V 0 production cross section: Eur. Phys. J.C29, ,2003 Articolo sulla misura della luminosità in preparazione. Risultati dalla presa dati del 2000

9 A. Zoccoli - CSN1, 23 Settembre 2003 Statistica acquisita Statistiche disponibili per l’analisi dati acquisite nel periodo di run Nov Feb Campioni principali con trigger Di- Leptonico e Minimum BIas. Di-lepton: Di-lepton: TOTAL: MB: Totale Dicembre Nuovo reprocessing di tutta la statistica appena iniziato  Importante per i risultati finali. Statistiche rilevanti acquisite con trigger Glueball (~ 97x10 6 ev) e con trigger Hard-Photon (~ 20x10 6 ev). Dopo le selezioni di data quality.

10 A. Zoccoli - CSN1, 23 Settembre 2003 Di-lepton physical signal Statistica: circa un fattore 40 in più rispetto alla presa dati precedente (year 2000). N(J/  ) ~ N(J/  ) ~ J/   µ + µ - Elettroni: ~ 80% statistica totale. MUONI: ~ 100% statistica totale. J/   e + e -

11 A. Zoccoli - CSN1, 23 Settembre 2003 Organizzazione dell’analisi L’attuale struttura del gruppo di analisi volta a finalizzare lavori di fisica è articolata in working groups (4): 1)Minimum Bias working group (Coordinatore: M. Villa) 2) b physics working group 3)Charmonium working group 4)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.

12 A. Zoccoli - CSN1, 23 Settembre 2003 Stato delle analisi 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

13 A. Zoccoli - CSN1, 23 Settembre 2003 Analysis topics:

14 A. Zoccoli - CSN1, 23 Settembre 2003  Molte analisi in corso  Molti papers possibili  Circa 70 fisici attivi nell’analisi  27 Tesi di PHD in corso  Manpower 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

15 A. Zoccoli - CSN1, 23 Settembre 2003 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 D 0  µµ  Drell-Yan  Produzione di  e  Risultati preliminari per fine del 2003 inizio 2004

16 A. Zoccoli - CSN1, 23 Settembre 2003 Dipendenza da A  Confronto con i modelli di QCD (CEM, CSM, NRQCD)  Effetti nucleari sui modelli:  Stato iniziale: shadowing, energy loss, p T broadening by multiple scattering  Stato finale: absorption in nuclear matter, co-mover interaction  Parametrizzazione in funzione di  =  (x F,p T ) HERA-B NRQCD HERA-B Regge theory

17 A. Zoccoli - CSN1, 23 Settembre 2003 Dipendenza da A Risultati preliminari per il canale muonico (1/10 della statistica). HERA-B very preliminary Full Di-Muon Sample: Expected Statistical Error

18 A. Zoccoli - CSN1, 23 Settembre 2003 Produzione di charmonio-I Misura delle distribuzioni differenziali di J/ψ (P T ed x F ). J/   µ + µ - J/   e + e - Risultati preliminari: slope C W Accordo tre elettroni e muoni. Verifica dipendenza da A. Panorama sperimentale non chiaro.

19 A. Zoccoli - CSN1, 23 Settembre 2003 Produzione di charmonio-II Possibilità di misurare la polarizzazione vs P T.  Importante per discriminare i diversi modelli Polarizzazione Misura della polarizzazione delle J/ψ  Panorama sperimentale non chiaro (nessuna evidenza finora). Hera-B: prima indicazione di polarizzazione ?

20 A. Zoccoli - CSN1, 23 Settembre 2003 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 ± 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!

21 A. Zoccoli - CSN1, 23 Settembre 2003 Goal: misurare il limite superiore del BR(D 0  µµ). Trigger di-leptonico (muoni)  detached analysis. Search for FCNC decay D 0  µµ Limite raggiunto da HERA-B migliore del PDG Misure esistenti: BR(D 0  µµ) < (PDG 2002) BR(D 0  µµ) < (CDF 2003) Ottimizzazione e studio dei sistematici in corso. Real data: J/ψMC: D 0 Real data: D 0 3 ev

22 A. Zoccoli - CSN1, 23 Settembre 2003 σ(bb): Detached J/ψ Analysis Ricerca di J/ψ staccate del vertice primario. Confronto tra distribuzioni Upstream (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z X l - IWIW upstream | downstream Dopo data quality checks. Chiari segnali detached sul 40% della statistica totale sia in ee che in µµ.

23 A. Zoccoli - CSN1, 23 Settembre < σ(bb) < 38 nb/nucleon Analisi completata su 1/8 della statistica, primo risultato preliminare: σ(bb) - II In accordo con il risultato del 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 -

24 A. Zoccoli - CSN1, 23 Settembre 2003  cross section  Completata l’ottimizzazione dei tagli  In corso la produzione MC finale  Studi sistematici sul trigger in corso  Risultato preliminare vicino →µ+µ-→µ+µ- →e+e-→e+e- σ(  ) vs  s Hera-B energy

25 A. Zoccoli - CSN1, 23 Settembre 2003 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. h c  J/ψ π 0 )  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   µµ  ee   ee

26 A. Zoccoli - CSN1, 23 Settembre 2003 Analisi su dati MB  V 0 cross section  Open charm cross section  Hyperon-antiHyp. prod.  Search for Pentaquark states   and K* production   polarization  Inclusive distributions  Total J/  cross section K0sK0s 00 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

27 A. Zoccoli - CSN1, 23 Settembre 2003 Open charm cross section D 0 signals 85 % of statistics D + signals D * signals ΔMΔM Il goal: - Misura delle sezioni d‘urto D 0, D +, D* e loro dipendenza da A. - Rapporto di produzione (D + /D 0 ) Risultati preliminari già disponibili. e.g. R(D + /D 0 ).

28 A. Zoccoli - CSN1, 23 Settembre 2003 Hyperon production  Misura 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 Ξ 0  Ξ ± π ± Statistica: ~ Ξ ± ~1.500 Ξ 0 ~960  ± Primi risultati preliminari disponibili !

29 A. Zoccoli - CSN1, 23 Settembre 2003 Pentaquark production Exotic baryon seen in photo- and Hadroproduction; mass 1.54 GeV; width ≈ 20 MeV  +  nK + or pK 0 s (uudds ; B=+1, S=+1) Analisi in corso nel canale pK s. NO signal in HERA-B al momento ! Segnale a 5σ visto da due esperimenti (CLAS,LEPS).

30 A. Zoccoli - CSN1, 23 Settembre 2003 Milestones Hera-B per il 2003 situazione al 23/9/ 2003 : 1)1/3/2003 Misura rate produzione J/  adeguato (~10 3 J/  ricostruite/ora di fascio) con trigger dileptonico 2)1/3/2003 Ricostruzione > K s. Misura prelim.  (K s,  ) totale e differenziale 3)1/3/2003 Inizio presa dati con trigger dileptonico 4)1/6/2003 Definizione programma di fisica per gli anni successivi 5)1/6/2003 Ricostr. > J/  ; e  c  J/  6)1/9/2003 Finalizzazione analisi min. bias 2002 e pubblicazione  (K s,  ) 7)1/12/2003 Misura  (bb) (con >100 eventi bb) e ricostruzione esclusiva di mesoni B 100% 50% -----

31 A. Zoccoli - CSN1, 23 Settembre 2003 Conclusioni  La presa dati di HERA-B è terminata nel Marzo Acquisito ~1/8 della statistica prevista.  Obiettivo primario è ora l’analisi dei dati  L’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 statistica  Alcuni risultati preliminari già disponibili  Finalizzazione 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.

32 A. Zoccoli - CSN1, 23 Settembre 2003 Richieste finanziarie Le richieste per l’analisi dei dati nel L’impegno del gruppo è ancora elevato. M.I.6 k€ M.E.158 k€(<1.4 M.U./fte) Consumo15 k€

33 A. Zoccoli - CSN1, 23 Settembre 2003 Backup slides

34 A. Zoccoli - CSN1, 23 Settembre 2003 DPE prediction of mass spectrum +-+- oooo Fall off above 1.5 GeV is as expected in DPE. 4 GeV 2

35 A. Zoccoli - CSN1, 23 Settembre 2003 Predicted mass spectrum GeV Beam mom Cross section (mb) All mass > 1.5 GeV > 2.0 GeV > 2.5 GeV 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

36 A. Zoccoli - CSN1, 23 Settembre 2003  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.  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

37 A. Zoccoli - CSN1, 23 Settembre 2003 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)

38 A. Zoccoli - CSN1, 23 Settembre 2003 Prospettive: sezione d ’ urto bb  TOT (bb) = nb/nucleon Il risultato dai dati del 2000 è stato ottenuto con ~10 J/  detached da un campione di ~ J/  pronte (Eur. Phys. J. C 26 (2003) 3, ). Previsioni 2002/3:  incremento statistica del picco detached in un fattore ~20 ( J/  contro le ~10 J/  del 2000 ).  Misura sezione d’urto anche sugli eventi semileptonici  ricostruzione di B esclusivi ~  errore finale sulla sezione d’urto al 10% E789 E771


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