Relazione dal Comitato Scientifico dei LNF (25-26 novembre 2002) P. Cenci – INFN Perugia in collaborazione con Luca Passalacqua - Segretario Scientifico.

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1 Relazione dal Comitato Scientifico dei LNF (25-26 novembre 2002) P. Cenci – INFN Perugia in collaborazione con Luca Passalacqua - Segretario Scientifico del Comitato Riunione della CSN1 INFN Laboratori Nazionali di Frascati – 3 febbraio 2003 Il comitato Scientifico dei Laboratori Nazionali di Frascati: Lorenzo Foà (Chairman); Sergio Bertolucci (Direttore LNF); Michelangelo Mangano (CERN); Livio Mapelli (CERN); Ken Peach (RAL); François Richard (RAL); Andreas Schwarz (DESY); Ger van Middelkoop (NIKHEF); Luca Passalacqua (Segretario Scientifico)

2 Relazione dal Comitato Scientifico dei LNF (25-26 novembre 2002) Panorama (incompleto) di attività presso i Laboratori Nazionali di Frascati DaΦne: collider e + -e - ad 1 GeV (Φ-factory) con 3 esperimenti: Kloe, Dear, Finuda Beam Test Facility Linee di luce di sincrotrone (DaΦne-light) Antenna gravitazionale (Nautilus) Fisica teorica R&D …

3 Relazione dal Comitato Scientifico dei LNF (25-26 novembre 2002) Programma della riunione Riunione comitato con relazioni su stato dei LNF, della macchina e degli esperimenti (25.11.2002) Riunione generale (26.11.2002) → agenda sessione aperta Riunione comitato per redazione raccomandazioni (26.11.2002) Prossima riunione: 29/30.5.2003

4 Relazione dal Comitato Scientifico dei LNF (25-26 novembre 2002) Risultati da DaΦne nel 2002 (G. di Pirro) Raccomandazioni del Comitato a maggio 2002: Kloe: run fino ad inizio settembre → 250-500 pb -1 Dear: run fino a fine ottobre → 40-60 pb -1 Shutdown da fine ottobre Finuda: prima attività dopo lo shutdown Kloe: 317 pb -1 al 30 settembre; soddisfacenti livelli di fondo macchina; luminosità di picco: 0.8 x 10 32 cm -2 s -1 luminosità integrata: 4.2 pb -1 /giorno, 100 pb -1 /mese Dear: 56 pb -1 tra il 2 ottobre e il 25 novembre; attività normale a 100 pacchetti; luminosità di picco: 0.7 x 10 32 cm -2 s -1 luminosità integrata: 2.2 pb -1 /giorno, 12 pb -1 /settimana

5 Relazione dal Comitato Scientifico dei LNF (25-26 novembre 2002) Stato di DaΦne nel 2002: il run di Kloe (G. di Pirro)

6 Relazione dal Comitato Scientifico dei LNF (25-26 novembre 2002) Il run di Kloe nel 2002 (G. di Pirro) 49 + 49 pacchetti per fascio; correnti totali per fascio e + /e - (A) ~ 0.8 /1.1 → limitate da fondo, vita media, instabilità luminosità di picco: 0.75 x 10 32 cm -2 s -1 luminosità integrata: 4.2 pb -1 /giorno (4.8 pb -1 max) Vita media della luminosità: 0.6 h (3 iniezioni/h) Stabilità in Energia ≤ 0.4 MeV Possibili 100 + 100 pacchetti per fascio ma : L 100 (0.5 x 10 32 ) < L 50 (0.75 x 10 32 ) → β x troppo grande, diminuzione possibile solo con nuova regione di interazione (shutdown 2003)

7 Relazione dal Comitato Scientifico dei LNF (25-26 novembre 2002) Stato di DaΦne nel 2002: il run di Dear (G. di Pirro) 95 + 95 pacchetti per fascio; correnti totali per fascio e + /e - (A) ~ 1.3 /1. luminosità di picco: 0.7 x 10 32 cm -2 s -1 luminosità integrata: 2.2 pb -1 /giorno (max) Vita media della luminosità: 0.6 h (1.7 iniezioni/h)

8 Relazione dal Comitato Scientifico dei LNF (25-26 novembre 2002) Luminosità di Kloe e Dear nel 2002 (G. di Pirro) Luminosità integrata in Kloe negli ultimi 3 anni 1999: 2.5 pb -1 per studi della macchina e del rivelatore 2000: 25 pb -1 7.5x10 7 Φ primi risultati pubblicati 2001: 190 pb -1 5.7x10 8 Φ analisi dati in corso 2002: ~ 300 pb -1

9 Relazione dal Comitato Scientifico dei LNF (25-26 novembre 2002) Programma attività nel 2003 (G. di Pirro) Attività in programma durante lo shutdown (12/2002- 04/2003) : installazione delle regioni di interazione per Kloe (nuova) e Finuda → ottica e supporti modificati per diminuire le funzioni β in IP (Kloe), ottimizzare la riduzione di fondo e operare a campo magnetico variabile (≥ 0) nei solenoidi Finuda: installazione (IP2) e run > 100 pb -1 in ~ 2 mesi (da aprile) Kloe: ≥ 1000 pb -1 in ~ 6 mesi Luminosità di picco: 1.0-2.0 x 10 32 cm -2 s -1 Luminosità integrata: ≥ 10 pb -1 al giorno

10 Relazione dal Comitato Scientifico dei LNF (25-26 novembre 2002) Risultati da Kloe: K S → π e ν (F. Ambrosino) Test di CPT: asimmetria di carica in K L /K S → πeν A S non ancora misurata, A L =(0.327±0.012)% (PDG) Risultati da Kloe: 90 pb -1 dalla statistica 2001 N(π - e + ν)=1450±70 eventi N(π + e - ν)=1520±70 eventi Asimmetria: As = (N + /ε + - N - /ε - ) / (N + /ε + + N - /ε - ) Efficienze : ε(π + e - )=(21.7±0.5)% ε(π - e + )=(21.0±0.5)% Errore sistematico : ~ 2% Risultato preliminare: asimmetria consistente con 0, con indeterminazione totale del 3% → atteso errore totale dell’1% dalla analisi della intera statistica (500 pb -1 ) Futuro: ~ 1 fb -1 nel 2003 (6 mesi run) → miglioramenti in tutte le analisi già fatte + misure di precisione (ε’/ ε ?)

11 Relazione dal Comitato Scientifico dei LNF (25-26 novembre 2002) Il programma di fisica di Kloe

12 Relazione dal Comitato Scientifico dei LNF (25-26 novembre 2002) Risultati da Dear (Johann Zmeskal) DEAR (DaΦne Exotics Atoms Research): misura di precisione della lunghezza di scattering del sistema K-nucleone dallo studio di atomi esotici: idrogeno e deuterio kaonico → interazioni forti a basse energie → test di ChPT

13 Relazione dal Comitato Scientifico dei LNF (25-26 novembre 2002) Risultati da Dear (Johann Zmeskal) Maggio 2001: primo run e misura spettro K-N Novembre 2002: primo run per K-H → risultati@20 pb -1 Prolungamento run 2002: → 80 pb -1 per misura al 10% con spettro K-H Futuro (>2003): fase 2 per misura K-d e misura massa K - a 200 eV (da K-N)

14 Relazione dal Comitato Scientifico dei LNF (25-26 novembre 2002) Stato di Finuda (S.Tomassini – T.Nagae) Spettroscopia degli ipernuclei Λ → fisica nucleare del quark s → interazioni barione-barione in SU(3) F Decadimenti non mesonici di ipernuclei Λ → test della regola ΔI=1/2 nelle Interazioni Deboli Pronto per installazione della beam-pipe e run → assemblaggio finale: ~ 106 gg (shutdown 2003)

15 Relazione dal Comitato Scientifico dei LNF (25-26 novembre 2002) Beam Test Facility (G.diPirro) Linac di DaΦne: e - ed e + tra 2 iniezioni successive in una sala sperimentale attrezzata BTF: primo fascio iniettato 02/2002, primi users 11/2002 (responsabile: G.Mazzitelli) Control room: 2 racks (NIM/CAMAC/VME CPU,DAQ,HV,…), PC, cavi da/per sala Sala: calorimetri, camera ad aria, scintillatori, finger, sistema movimento, sistema gas Upgrade (2004): nuova linea di fascio indipendente → migliore duty cycle (ora: 50% DaΦne)

16 Relazione dal Comitato Scientifico dei LNF (25-26 novembre 2002) DaΦne-Light Facility (E.Burattini) DaΦne-Light Facility: luce di sincrotrone da DaΦne estratta attraverso 2 separate linee di fascio → in funzione nel 2002 Linea per raggi X soffici (≤ 7 KeV, ε c =311eV) i fotoni estratti sono divisi (specchio) in 2 linee separate: 1. DXR (soft X-ray): fotoni fino a 7 KeV 2. DUV (UV beamline): radiazione al sub- KeV (280-350 nm) SINBAD (Synchrotron Infrared Beamline at DaΦne, ν = 10-6000 cm -1, ε c = 208 eV ): prima linea italiana per spettroscopia nell’IR, la più intensa esistente Futuro: in progetto due linee nuove Distribuzioni spettrali dei fotoni nelle 2 linee di luce di sincrotrone a DaΦne

17 Relazione dal Comitato Scientifico dei LNF (25-26 novembre 2002) DaΦne-Light Facility (E.Burattini) DaΦne-Light Facility: sorgenti di luce di sincrotrone competitive per intensità → alte correnti di fascio Esperimenti di natura spettroscopica (fisica della materia condensata e dei materiali) e biologica in programma Esperimento SUE (Solar Ultraviolet Effect, E.Burattini et al.) a DUV: effetti biologici indotti da radiazione UV su cellule umane → risultati preliminari da studio degli effetti biologici alla esposizione solare

18 Relazione dal Comitato Scientifico dei LNF (25-26 novembre 2002) Coincidenze tra antenne gravitazionali (E.Coccia) Onde gravitazionali → vibrazione in barra risonante (antenna) → segnale elettrico Sensibilità definita in termini di h Risultati recenti da ROG: coincidenze tra segnali in Nautilus (LNF) ed Explorer (CERN)

19 Relazione dal Comitato Scientifico dei LNF (25-26 novembre 2002) Coincidenze tra antenne gravitazionali (E.Coccia) Class. Quant. Grav. 19, 5449 (2002): risultati sulla ricerca di pacchetti di GW da coincidenze Explorer-Nautilus (2001) eccesso di coincidenze con i rivelatori orientati favorevolmente rispetto al piano della galassia (ora siderale 3-5) effetto visibile anche nei dati 1998 correlazione sia in t che in E attesi nuovi dati per conferma

20 Relazione dal Comitato Scientifico dei LNF (25-26 novembre 2002) Progetto X-FEL Studi effettuati nel programma di R&D per la realizzazione di Tesla (TTF) hanno dimostrato la possibilità di disegnare una sorgente innovativa ad altissima brillanza e impulsi ultracorti (100 fs) di raggi x (10-1 nm) con Free Electron Laser ad effetto SASE (Self Amplified Spontaneous Emission): → brillanza della sorgente di molti ordini di grandezza maggiore rispetto alle attuali sorgenti di radiazione di sincrotrone; → studio di strutture su scala atomica e molecolare: nuove frontiere nella ricerca fondamentale in biologia, scienza dei materiali, ottica non lineare → interesse esteso: programmi di R&D in Europa e USA Stanziati fondi dal Governo (Piano Nazionale Ricerca, 2001) per realizzare in Italia una sorgente di radiazione x coerente ad alta brillanza basata su SASE-FEL, in 2 fasi: (1) R&D fattibilità e aspetti cruciali del progetto (3 anni, 11 MЄ); (2) disegno e costruzione (5-6 anni, 96 MЄ). progetto SPARC (Sorgente Pulsata ed Amplificata di Radiazione Coerente, INFN-ENEA-CNR-Roma TOV): R&D approvato nel 2002 (9.5MЄ) → disegno e realizzazione di fotoiniettore avanzato per e - a 150 MeV presso LNF, produzione di radiazione X-FEL a ≤ 500nm (studio adattamento fascio e - con sistema ondulatorio e allineamento e - /radiazione), ottimizzazione disegno di nuova ottica e monocromatori per trasporto radiazione e test. progetto SPARX: proposta connessa alla precedente, sottomessa nel 2002, per disegno di una sorgente di raggi x soffici tra 1.5 e 13 nm

21 Relazione dal Comitato Scientifico dei LNF (25-26 novembre 2002) Altre attività e prospettive future EURIDICE Network (G.Isidori) ( EURopean Investigation on DaΦne and other International Collider Experiments, coord: G.Pancheri) → collaborazione fisici teorici/sperimentali (da EuroDaΦne) → fisica delle particelle ad alta precisione e basse energie: misure di precisione di parametri fondamentali (m q, V CKM, …) e test di SM con teorie di campo efficaci a basse energia Luminosità di DaΦne spinta al limite: → attività in corso per verificare interesse fisico per upgrade macchina ad alta intensità (Lx10) e maggiore energia → workshop previsto presso LNF nel 2003

22 Relazione dal Comitato Scientifico dei LNF (25-26 novembre 2002) Raccomandazioni Comitato Espressa soddisfazione per: . il funzionamento della macchina DaΦne; 2. 300 pb-1 racconti da KLOE (ma: L picco =0.8x10 32 e non 1x10 32 cm -2 s -1 ); 3. risultati di DEAR (riduzione fondo, precisione del 10% in misure con N, rivelazione a 3σ linee spettrali attese in H, approvato prolungamento run); 4. stato di preparazione di FINUDA; 5. stato delle 3 linee di luce di sincrotrone ad alta qualità; 6. risultati ricerca onde gravitazionali da coincidenze Nautilus-Explorer (attesi nuovi risultati e coincidenze con Auriga). Programma futuro raccomandato: . shutdown fino ad aprile 2003: uscita di DEAR, installazione della nuova regione di interazione di KLOE, ingresso FINUDA; 2. run di FINUDA da maggio per raccogliere 200-300 pb -1 di dati; 3. run di KLOE fino a 1 fb -1 (anche se prosegue nel 2003); 4. DEAR: nuovo run dopo sviluppo di rivelatore triggerabile per migliore precisione delle misure con H e nuova misura con D. Espresso interesse per coinvolgimento LNF in R&D acceleratori futuri: . realizzazione di un iniettore ad alta brillanza di e - a 150 MeV (SPARC); 2. attività in CLIC Test Facility (firmato accordo tra Italia e CERN); 3. partecipazione nel disegno dell’acceleratore per adroni di TERA.