Franco Bradamante CSN1 Roma, 15 maggio 2007. F. BradamanteCSN1, 15 maggio 2007 Futuro e Interazioni con l’SPSC fisica con fascio adronico Nuovi risultati.

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1 Franco Bradamante CSN1 Roma, 15 maggio 2007

2 F. BradamanteCSN1, 15 maggio 2007 Futuro e Interazioni con l’SPSC fisica con fascio adronico Nuovi risultati di fisica Preparazione run 2007 Attivita’ dei gruppi INFN legate alle richieste di integrazione di finanziamenti

3 CSN1, 15 maggio 2007 lo spettrometro di COMPASS nel 2006 (quasi completo)

4 F. BradamanteCSN1, 15 maggio 2007 FUTURO breve termine lungo termine DVCS e GPDs, Drell-Yan e SIDIS su bersagli polarizzati trasversalmente LoI in preparazione (sia Torino che Trieste)

5 F. BradamanteCSN1, 15 maggio 2007 Study of Drell-Yan processes with COMPASS Basic ideas, experimental apparatus, feasibility, expected DY event rates International Workshop on Structure and Spectroscopy, Freiburg, 19-21/03/2007 Oleg Denisov, INFN sez. Torino International Workshop on Structure and Spectroscopy 19-21 March 2007University of Freiburg

6 F. BradamanteCSN1, 15 maggio 2007 Presentazione all’SPSC del 6 febbraio 2007 (A. Magnon) FUTURO – breve termine Status of COMPASS Programme Physics with muon beam - 2002 –2005- 2006: data with polarised deuteron ( 6 LiD) with Long. (  G/G) & Transv. target polarisation - No proton (NH 3 ) data yet. - Proton Transv. in 2007 & proton Long. beyond 2007 Physics with hadron beam(s) : - Not yet started - Pilot hadron run in 2004 (Spectrometer properties) & (Primakoff reaction with 190 GeV  - ) - Hadron beam run in 2007 & beyond 2007

7 F. BradamanteCSN1, 15 maggio 2007 SPSC, 6 febbraio 2007, A. Magnon FUTURO – breve termine, muon beam Transverse proton run in 2007 Can only be interpreted in conjunction with HERMES (proton) results. HERMES: 27.5 GeV COMPASS: 160 GeV

8 F. BradamanteCSN1, 15 maggio 2007 SPSC, 6 febbraio 2007, A. Magnon FUTURO – breve termine, muon beam xuxu xdxd xuxuxdxd Predicted errors (stat) for  u(x),  d(x),  u(x),  d(x) 0.8×P Ref

9 F. BradamanteCSN1, 15 maggio 2007 SPSC, 6 febbraio 2007, A. Magnon FUTURO – breve termine, hadron beam Physics topics: -  PT-Tests (Primakoff) - Light Meson Spectroscopy - Double Charm (in proposal but longer term) Physics with hadron beam(s) Villars (S.Paul) September 2004

10 F. BradamanteCSN1, 15 maggio 2007 SPSC, 6 febbraio 2007, A. Magnon FUTURO – breve termine, hadron beam Light Meson Spectroscopy Physics 1. Search for “constituent gluons” - glueballs (gg, ggg) - hybrids (qgq) 2. Search for mesons with non qq quantum numbers: “exotic mesons” - tetra quarks (qqqq), molecules Reactions 1. Central production (Pomeron scattering, couples to gluons) 2. Diffractive excitation of projectile 3. Photoproduction

11 F. BradamanteCSN1, 15 maggio 2007 SPSC, 6 febbraio 2007, A. Magnon FUTURO – breve termine, hadron beam Predictions for ‘pure glueballs’ by QCD lattice calculations (quenched) Lightest glueball (J PC =0 ++ ) with 1.5 GeV < M <1.8 GeV Two higher mass glueballs (J PC =2 ++ ) M ~ 2.30 GeV (J PC =0 -+ ) M > 2.00 GeV The spectrum of glueballs in pure glue LGT (Morningstar, Peardon). Glueballs - predictions

12 F. BradamanteCSN1, 15 maggio 2007 SPSC, 6 febbraio 2007, A. Magnon FUTURO – breve termine, hadron beam The “non qq spectroscopy” is still inconclusive However, states are there and must be interpreted in the framework of QCD. Non qq meson Spectroscopy

13 F. BradamanteCSN1, 15 maggio 2007 SPSC, 6 febbraio 2007, A. Magnon FUTURO – breve termine, hadron beam High acceptance and efficiency for charged particles & photons High counting rates (spectro. & DAQ-system) Excellent PID High energy of hadron beam(s) which allows to access M X > 1.8 GeV/c 2 Diffractive excitation & central production studied in parallel COMPASS spectrometer satisfies all above requirements … translates into: COMPASS potential (1)

14 F. BradamanteCSN1, 15 maggio 2007 SPSC, 6 febbraio 2007, A. Magnon FUTURO – breve termine Summary of SPS beam requests 2007 2.6×10 18 protons = 0.3 × P Ref muon beam & transv. polarised protons 3.5×10 18 protons = 0.4 × P Ref hadron beam & liquid hydrogen target 2008 and beyond 6.9×10 18 protons = 0.8 × P Ref muon beam & longitudinally polarised protons ~ 8.6×10 18 protons ~ 1.0 × P Ref hadron beam & liquid hydrogen target ~ 8.6×10 18 protons ~ 1.0 × P Ref hadron beam & liquid hydrogen target (conditional of physics outcome)

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16 F. BradamanteCSN1, 15 maggio 2007 FUTURO – breve termine Memo all’SPSC (programma adronico) Presentazione di S. Paul all’SPSC del 18 aprile 2007 Raccomandazione del SPSC: solo µ nel 2007 (anno “buono”) programma adronico dal 2008 in poi

17 F. BradamanteCSN1, 15 maggio 2007 Futuro e Interazioni con l’SPSC fisica con fascio adronico Nuovi risultati di fisica Preparazione run 2007 Attivita’ dei gruppi INFN legate alle richieste di integrazione di finanziamenti

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19 F. BradamanteCSN1, 15 maggio 2007 pubblicazioni COMPASS 18.01.05 Measurement of the spin structure of the deuteron in the DIS region PLB 612 (2005) 154 CERN-PH-EP/2005-001 hep-ex/0501073 10.02.05 First measurement of the transverse spin asymmetries of the deuteron in semi- inclusive deep inelastic scattering PRL 94 (2005) 202002 CERN-PH-EP/2005-003 hep-ex/0503002 5.03.05 Search for the Φ(1860) pentaquark at COMPASS EPJ C41 (2005) 469 CERN-PH-EP/2005-009 hep-ex/0503033 10.11.05 Gluon polarization in the nucleon from quasi- real photoproduction of high-pT hadron pairs PLB 633 (2006) 25 CERN-PH-EP/2005-049 hep-ex/0511028 21.12.06 The Deuteron Spin-dependent Structure Function g 1 d and its First Moment PLB 647 (2007) 8 CERN-PH-EP/2006-029 hep-ex/0609038 11.09.06 A new measurement of the Collins and Sivers asymmetries on a transversely polarised target NP B765 (2007) 31-70 CERN-PH-EP/2006-031 hep-ex/0610068 28.11.06 The Compass Experiment at CERNaccepted by NIM CERN-PH-EP/2007-001 hep-ex/0703049 20.12.06 Spin asymmetry A 1 d and the spin-dependent structure function g 1 d of the deuteron at low values of x and Q 2 PLB 647 (2007) 330 CERN-PH-EP/2006-040 hep-ex/0701014 15.02.07 Double spin asymmetry in exclusive ρ 0 muonproduction at COMPASS subm EPJC CERN-PH-EP/2007-009 hep-ex/0704.1863

20 F. BradamanteCSN1, 15 maggio 2007 pubblicazioni COMPASS in preparazione Transversity, identified hadrons (2003-2004) Transversity, two hadron pairs (2002-2004) Open charm (2002-2004) e anche Λ, longitudinal semi-inclusive, high p T....

21 F. BradamanteCSN1, 15 maggio 2007 Nuovi Risultati (dopo la CSN1 di settembre) “released” January ‘07: Transversity signals in two hadron correlation with particle PID using RICH from 2003-2004 data February ‘07: Evaluation of ΔG/G systematic errors (Open Charm 2002-2004: ΔG/G = - 0.57 ± 0.41 ± 0.17) Target transverse spin dependent azimuthal asymmetries from 2002-2004 data April ‘07: Primakoff results from 2004 Pilot run  q(x) from difference asymmetries A h + - h -

22 F. BradamanteCSN1, 15 maggio 2007 Nuovi Risultati (dopo la CSN1 di settembre) Primakoff electric polarisability : magnetic polarisability : Charges oscillate ~ 0.1%  radius SPSC, 18 aprile 2007, S. Paul Misura della Polarizzabilita‘ del pione – pilot run 2004

23 F. BradamanteCSN1, 15 maggio 2007 Nuovi Risultati (dopo la CSN1 di settembre) Misura della Polarizzabilita‘ del pione – pilot run 2004    (Compton scattering) Use inverse kinematics COMPTON scattering (Primakoff)  PT-Physics - Polarizability in rest frame of outgoing  SPSC, 18 aprile 2007, S. Paul

24 F. BradamanteCSN1, 15 maggio 2007 Nuovi Risultati (dopo la CSN1 di settembre) Misura della Polarizzabilita‘ del pione – pilot run 2004 SPSC, 18 aprile 2007, S. Paul Event selection (exclusivity, total energy, vertex..) Kinematic spectra Corrections Use pointlike reference particle within the same setup (m) Correct for diffractive background Correct for kaon decays Cross check Primakoff cross-section Analyse ratio: total energy

25 F. BradamanteCSN1, 15 maggio 2007 Nuovi Risultati (dopo la CSN1 di settembre) Misura della Polarizzabilita‘ del pione – pilot run 2004 SPSC, 18 aprile 2007, S. Paul pionmuon After radiative corrections Systematic uncertainties World data Preliminary results

26 F. BradamanteCSN1, 15 maggio 2007 Nuovi Risultati (dopo la CSN1 di settembre) Transversity signals in two identified hadron correlation threshold:  ~2 GeV/c K ~ 10 GeV/c threshold:  ~2 GeV/c K ~ 10 GeV/c

27 F. BradamanteCSN1, 15 maggio 2007 Nuovi Risultati (dopo la CSN1 di settembre) ……. Sivers transversity other target transverse spin dependent azimuthal asymmetries

28 F. BradamanteCSN1, 15 maggio 2007 Nuovi Risultati (dopo la CSN1 di settembre) other target transverse spin dependent azimuthal asymmetries g 1T is the only parton DF which is chiral-even, T-even, leading twist function in addition to the unpolarised DF and to the helicity DF

29 F. BradamanteCSN1, 15 maggio 2007 Nuovi Risultati (dopo la CSN1 di settembre) evaluation of ΔG/G systematic errors (Open Charm 2002-2004: ΔG/G = - 0.57 ± 0.41 ± 0.17)

30 F. BradamanteCSN1, 15 maggio 2007 Nuovi Risultati (dopo la CSN1 di settembre)  q(x) from difference asymmetries A h + - h -

31 F. BradamanteCSN1, 15 maggio 2007 Nuovi Settori Effetti di spin trasverso Asimmetrie nella produzione esclusiva della ρ (GPD E) Asimmetrie nella produzione inclusiva di K 0 Analisi globale delle asimmetrie di Sivers e di Collins (dati di COMPASS, HERMES, Belle) Distribuzioni TMD (Transverse Momentum Dependent) Cahn and Boer-Mulders functions Flavour separation delle PDF di elicita’ Sezioni d’urto DIS e SIDIS Ricerca di risonanze (ωπº)

32 F. BradamanteCSN1, 15 maggio 2007 Vogelsang Yuan, PRD 72, 054028(2005) Siver asymmetry Anna Martin HERMES only HERMES and COMPASS 02-04 [Trieste, 2006] the COMPASS 02-04 data really constrain the d-quark distribution … this is only a first test … International Workshop on Structure and Spectroscopy 19-21 March 2007University of Freiburg

33 F. BradamanteCSN1, 15 maggio 2007 2005-2006: theoretical work mainly fitting HERMES data comparing with BELLE and COMPASS 2002 data Collins asymmetry Anna Martin Vogelsang Yuan, PRD 72, 054028(2005) Soffer bound Efremov et al, PRD 73, 094025 (2006) chiral quark-soliton model Anselmino et al, BNL UM 2006 Soffer bound &  T q =  q favored Collins FF ~ – unfavored Collins FF u-dominance agreement with the first Belle and COMPASS 2002 data marginal agreement with the new deuterium data using the new Belle, the HERMES and the COMPASS 2002-2004 data first extraction from transverity from a global analysis Anselmino et al (2007) → A. Prokudin International Workshop on Structure and Spectroscopy 19-21 March 2007University of Freiburg

34 F. BradamanteCSN1, 15 maggio 2007 Collins asymmetry A. Prokudin International Workshop on Structure and Spectroscopy 19-21 March 2007University of Freiburg

35 F. BradamanteCSN1, 15 maggio 2007 RUN del 2006 analisi dati in corso (2002-2004) -numero di giorni di run 75 -fascio utile 4.2 x 10**13 -volume totale di dati su nastro 430 TB 1000 TB -numero di eventi di fisica su nastro 6.5 ·10 9 30 ·10 9 -numero di D* ricostruite 7100 3900 (molto PRELIMINARE)

36 F. BradamanteCSN1, 15 maggio 2007 RUN del 2006 – RICH1

37 F. BradamanteCSN1, 15 maggio 2007 separazione elettroni – adroni RUN del 2006 – RICHWALL p = 10 GeV/c identificazione con il CEDAR analisi combinata RichWall + ECAL1 in corso

38 F. BradamanteCSN1, 15 maggio 2007 Futuro e Interazioni con l’SPSC fisica con fascio adronico Nuovi risultati di fisica Preparazione run 2007 Attivita’ dei gruppi INFN legate alle richieste di integrazione di finanziamenti

39 F. BradamanteCSN1, 15 maggio 2007 Preparazione Run del 2007 – Hadron Setup Replaces Polarized Target Pixel GEMs to minimize material in beam Radiation hard ECAL2 (central part)

40 F. BradamanteCSN1, 15 maggio 2007 Preparazione Run del 2007 – Hadron Setup Silicon (cold) microstrips detectors Liquid hydrogen target TOF scintillators RPD

41 F. BradamanteCSN1, 15 maggio 2007 Preparazione Run del 2007 Run con mu e protoni polarizzati Bersaglio di NH3 Materiale usato da SMC controllato nel 2006 a Bochum Caricato nelle cartucce il 19 marzo 2007 Dal 27 aprile misure di polarizzazione e calibrazioni Magnete Controlli per polarizzazione trasversa ok Trigger Analisi dati e simulazioni per estendere ulteriormente l’accettanza a grandi x e Q2 Preparazione di 2 nuovi trigger ECAL1, DC4, MicroMega’s, … Running in di tutti i rivelatori in corso INIZIO RUN: 27 MAGGIO (  12 NOVEMBRE)

42 F. BradamanteCSN1, 15 maggio 2007 Futuro e Interazioni con l’SPSC fisica con fascio adronico Nuovi risultati di fisica Preparazione run 2007 Attivita’ dei gruppi INFN legate alle richieste di integrazione di finanziamenti OFF-LINE MAPMT: PROTEZIONE HV MAX MONOCROMATORE CLAM GEM CMAD RECOIL PROTON DETECTOR (RPD) - RUN ADRONICO

43 F. BradamanteCSN1, 15 maggio 2007 Off-line aspetti generali analysis coordinator (A. Bressan) dal 1 gennaio 2007 gestione DB, manutenzione Coral, software RICH (Trieste); software RichWall (Torino) ulteriore contributo alla processatura dei dati 2006/2007 al CERN (J. Zhao, nuovo acquisto di Trieste) analisi specifiche con particolari responsabilita’ effetti di spin trasverso (Trieste + Torino ) run adronico (Torino) programmi futuri - effetti di spin/momento trasverso in SIDIS (Trieste) in Drell-Yan (Torino) Informal workshop on Drell-Yan physics at COMPASS, Torino, 5-6 Marzo 2007 NECESSITA’ DI MANTENERE EFFICIENTI I MEZZI DI CALCOLO LOCALI

44 F. BradamanteCSN1, 15 maggio 2007 RICH-1: 576 MAPMT tipo Hamamatsu R7600-03-M16 HV max : 1000 V Sistema HV CAEN SY1527 con moduli A1932NA 48 canali HV max : 3000 V soluzione integrata piu ’ economica controllo dei parametri di canale singolo Default: solo protezione HV max software NECESSARIA protezione hardware implementazione CAEN (compatibilita ’ firmware, garanzia, assistenza) MAPMT: protezione HV Costo: 10 k € per proteggere 600 k € di MAPMT

45 F. BradamanteCSN1, 15 maggio 2007 linee continue riflesse da un sistema di specchi: spezzate in presenza di difetti di allineamento  misura delle differenze di allineamento RISOLUZIONE (da MC e test): 0.1 mrad o meglio APPROCCIO TOTALMENTE ORIGINALE CLAM: Continuous Line Alignment Method S. Costa et al., NIM A 553 (2005) 135 il metodo (2004-05) la realizzazione (2007)

46 F. BradamanteCSN1, 15 maggio 2007 Sistema Sonar e Monocromatore SONAR: misura della frazione di C4F10 nell’atmosfera del radiatore basato sulla misura della velocita’ del suono nel gas MONOCROMATORE: misura della trasparenza del gas in funzione della lunghezza d’onda con monocromatore, lampada a D2 e PMT NEL RICH-1 INTEGRATI IN UN UNICO SISTEMA realizzato nel 2000 con componenti ex DELPHI il gas radiatore e’ uno degli aspetti piu’ critici del RICH-1  si utilizza svariata strumentazione per diagnostica MISURA FRAZIONE C4F10 a ~1% transmission through 1,96 m, corresponding to: H 2 O: ~1 ppm, O 2: ~3 ppm typical wavelength (nm) transmission OGGI: componenti vetusti ed obsoleti PC, versione LabView, moduli NI, PMT, lampada D2 con alimentatore, monocromatore

47 F. BradamanteCSN1, 15 maggio 2007 Studio THICK GEM per fotorivelazione MWPC + CsI “a la RD26” instabilita’ elettrica (scoperta a COMPASS) PMT troppo costosi per grandi superfici dall’upgrade del RICH-1: ~1 M€ / m 2 Problemi aperti in COMPASS la regione esterna del RICH-1: 4 m 2 la necessita’ del RICH-2 per COMPASS-2 la via dei rivelatori di fotoni a gas deve essere perseguita: geometrie che limitano l’ion backflow Thick GEM-like multipliers PCB: drilling in G-10 and Cu etching Gains: 10 5 with a single TGEM Fast signals: r.t. <10 ns Counting rate capability: ~ 10 6 avalnches/sec x mm 2 Limited Ion backflow TGEM coupled to reflective photocathode 1mm Vorremmo fare Test di base Piccolo prototipo su fascio

48 F. BradamanteCSN1, 15 maggio 2007 Cmad: from V2 to V3 1.Moving baseline in order to recover the whole dynamic range 2.DAC granularity settable to 1mV/dig or 0.4mV/dig by external jumper 3.Layout will be modified in order to reduce chip size and production cost 4.Implementation of a new 10 bit DAC for the baseline adjustment 5.Implementation of new DAC decoding in order to be able to program all the 10 bits already available  1024 digits of dynamic range for threshold setting To cure pedestal dispersion and consequent reduction of dynamic range CMAD_V2 CMAD_V3  Very good linearity of preamplifier response  Small peacking time  Succesfull DAC implementation on-chip: correct and precise setting of threshold and gain  Small noise level  Negligible crosstalk  High efficiency: > 5 MHz/channel But: The offset dispersion may reduce the dynamic range, especially if we want to work with 0.4 mV/dig as present setting

49 F. BradamanteCSN1, 15 maggio 2007 Le alte intensita' di fascio hadronico (~510 6 /s) impongono di raffreddare i silici con azoto liquido I silici raffreddati devono essere mantenuti in un vuoto moderato (10 -4 – 10 -5 bar) Deve ospitare 2 stazioni di traker al silicio La densita' di materiale deve essere minimizzata Deve fornire i necessari collegamenti elettrici e per il raffreddamento ad azoto liquido Deve integrarsi con la struttura meccanica del sistema del bersaglio Supporto del Recoil Proton Detector – run adronico

50 F. BradamanteCSN1, 15 maggio 2007 richieste finanziarie / 1 sbocco dei sub-judice tutti Sez. & Suf. MECONTRAINVAPP sj TO 10040.58431.5 8181080 TS 1331001223020121319

51 F. BradamanteCSN1, 15 maggio 2007 richieste finanziarie / 2 richieste integrative (94.2k + 15k Euro) Consumi (TOTALE 14.7k euro) -allineamento specchi rich (richiesta non inclusi nei preventivi 2007): 3k euro (TORINO) -materiale CLAM: 1k euro (TORINO) -licenza ORACLE: 7k euro (TRIESTE) -sistema monocromatore e sonar: 1.7k euro (TRIESTE) -studi di laboratorio per fotorivelatori a thick GEM: 5k euro (TRIESTE) C.A. (TOTALE 72.5k euro) -disegno e costruzione supporto del recoil detector per il run adronico: 17k euro (TORINO) -sistema monocromatore e sonar: 34.5k euro (TRIESTE) -modifica moduli HV MAPMT : 10k euro (TRIESTE) -integrazione sj CLAM: 1k euro (TRIESTE) -terzo prototipo cmad: 10k euro (TORINO) Mat. Inv. (TOTALE 7k euro) -server ORACLE (2400GB disco, sostituzione di quello acquistato nel 2003): 7k euro (TRIESTE) Missioni estere (TOTALE 15k euro + ….. ) -nuove persone: J. Zhao (TRIESTE) dall’1 gennaino 2007: 15k euro -5 mesi di run: la cifra di cui COMPASS ha bisogno e' dell'ordine di 100k euro

52 F. BradamanteCSN1, 15 maggio 2007 richieste finanziarie / 3 richieste integrative (109.5 + 15 kEuro) Mat. Inv. (TOTALE 7 keuro) -un server ORACLE (il server precedente, un biprocessore xeon da 2.4GHz, con 440GB disco e 2GB ram, acquistato nel 2003, e' morto): 7 keuro (TRIESTE) Missioni estere (TOTALE 15 keuro + …..) -nuove persone: J. Zhao (Trieste) dall’1 gennaino 2007: 15 keuro subito -6 mesi di run: la cifra di cui COMPASS ha bisogno e' dell'ordine di 100 keuro. Proponiamo di discuterne piu’ avanti