Prospettive per la rivelazione di particelle con charm e beauty in ALICE Giornata di studio Produzione di charm e beauty in esperimenti rappresentati nella.

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1 Prospettive per la rivelazione di particelle con charm e beauty in ALICE Giornata di studio Produzione di charm e beauty in esperimenti rappresentati nella Sezione INFN di Padova Rosario Turrisi

2 May 19, 2004Rosario Turrisi2 Argomenti Scenario: luminosita, sezioni durto Struttura di ALICE Prestazioni di tracciamento e PID Rivelazione di open charm e beauty D 0,B

3 May 19, 2004Rosario Turrisi3 LHC Condizioni del fascio: Sistema pp PbPb s NN (TeV) L 0 (cm -2 s -1 ) dN/dy (y=0) T RUN (s/anno) geom (b) 14.010 34 * 610 7 0.07 5.510 27 2-810 3 10 6 * * 7.7 Aprile 2007 Fine 2007 Inizio 2008 *L max (ALICE) = 10 31 ** L int (ALICE) ~ 0.7 nb -1 /year Auspicabili, dipende dalle condizioni! parametri di run Pile-up in TPC e macchina tuning o disallineamento fasci + altri sistemi: pA, ioni leggeri (Sn, Kr, Ar,O) & altre energie (pp @ 5.5 TeV).

4 May 19, 2004Rosario Turrisi4 Sezioni durto NLO pQCD (codice MNR), media dei risultati ottenuti con MRST e CTEQ5M PDFs (EKS98 in Pb-Pb per lo shadowing) cosa prevede pQCD

5 May 19, 2004Rosario Turrisi5 Molteplicita di mesoni con b,c pp PbPb ~8 B/ ~0.85 B eX ~140 D 0 /D 0 ~5 D 0 K

6 May 19, 2004Rosario Turrisi6 il rivelatore per gli ioni pesanti ALICE Solenoid magnet 0.5 T Central tracking system: ITS TPC TRD TOF MUON Spectrometer: absorbers tracking stations trigger chambers dipole Specialized detectors: HMPID PHOS Forward detectors: PMD FMD, T0, V0, ZDC Cosmic rays trigger +EMCal (in discussione)

7 May 19, 2004Rosario Turrisi7 40 – 150.563.5 - 5 Ne(90%)CO 2 800 - 11000.9 Occupancy [%] # channels [M] X/X 0 [%] Gas Spatial resolution [r, z] [m] || TPC Readout plane segmentation 18 trapezoidal sectors each covering 20 degrees in azimuth E E 510 cm E E 88 s GAS VOLUME 88 m 3 DRIFT GAS 90% Ne - 10%CO 2 PbP E E 5 m 5.6 m 1.6 400 V / cm NE / CO 2 88 s End plate Central electrode Drift volume Co 2 insulation

8 May 19, 2004Rosario Turrisi8 PIXEL CELL z: 425 m r : 50 m Two layers: r = 4 cm r = 7 cm 9.8 M Silicon Pixel Detector precisione sui vertici ITS= SPD+SDD+SSD precisione in xy precisione in z tracking, congiunzione con la TPC

9 May 19, 2004Rosario Turrisi9 TRD e TOF Transition Radiation Detector: copertura su 2 separazione elettroni-pioni, p t >1.5 GeV 6 strati, 75% efficienza Time of Flight: copertura su 2 separazione /K/p ris. migliore di 100 ps

10 May 19, 2004Rosario Turrisi10 La PID in ALICE ALICE PPR CERN/LHCC 2003-049

11 May 19, 2004Rosario Turrisi11 Separazione,K,p,e Evento PbPb con dN/dy=6000 elettroni adroni

12 May 19, 2004Rosario Turrisi12 Risoluzione su p t /d 0

13 May 19, 2004Rosario Turrisi13 Efficienza di tracciamento ~70% with dN ch /dy=6000 pions kaons

14 May 19, 2004Rosario Turrisi14 Ricostruzione di charm e beauty Vasto programma per queste sonde molto interessanti per la fisica del QGP Sfruttamento profondo delle caratteristiche principali di ALICE: vertexing, soglie basse, ampie possibilità di identificazione Priorità data a: D 0 ->K, golden decay, banco di prova per la risoluzione in d 0 e la pid B->eX, fondamentale per la misura della bb TOT, test per la capacità di identificazione di elettroni e per la risoluzione in d 0

15 May 19, 2004Rosario Turrisi15 D 0 ->K in Pb-Pb S/event = 0.0013 (1.3 10 4 D 0 in 1 month) B/event = 0.0116 (K, ) Invariant Mass distribution (p T –integrated) (corresponding to 10 7 Pb-Pb events ~ 1 month of ALICE) S/B=11% Significance=37

16 May 19, 2004Rosario Turrisi16 Be+X channel Background includes: h e, c e, e, mis. positive d 0 's p T > 1 GeV p T > 2 GeV p T > 3 GeV d 0 threshold p T 2 GeV, 180 d 0 500 m 90% purity!

17 May 19, 2004Rosario Turrisi17 Statistica prevista Beauty mesons in 10 7 events, i.e. in 15 days Pb-Pb run d 0 threshold p T > 1 GeV p T > 2 GeV p T > 3 GeV p T 2 GeV, 180 d 0 500 m 80,000 B's Efficienza del TRD da includere (~ 75%)

18 May 19, 2004Rosario Turrisi18 backups

19 May 19, 2004Rosario Turrisi19 Interaction vertex reconstruction Position of the beam in (x,y) given by the machine with very high precision (stable for a long time) Nominal size of the beam: = 15 m in Pb-Pb = 15 m in pp ( L ~ 10 31 cm -2 s -1 ) 150 m in pp (if L is reduced at ALICE IP to ~ 10 29 cm -2 s -1 ) In pp the vertex position has to be reconstructed in 3D using tracks as in Pb-Pb pp with charm pp min. bias

20 May 19, 2004Rosario Turrisi20 Displaced vertex selection

21 May 19, 2004Rosario Turrisi21

22 May 19, 2004Rosario Turrisi22

23 May 19, 2004Rosario Turrisi23 Risultati sul charm S/B initial (M3) S/evt final (M1) S/B final (M1) Significance S/S+B (M1) Pb-Pb 5 10 -6 1.3 10 -3 11 % 37 (for 10 7 evts) pp 2 10 -3 1.9 10 -5 11 % 44 (for 10 9 evts)

24 May 19, 2004Rosario Turrisi24 Aspetti innovativi: un nuovo regime SPSRHICLHC s NN (GeV)17200 dN ch /dy500850 0 QGP (fm/c) 10.2 T/T c 1.11.9 (GeV/fm 3 ) 35 QGP (fm/c) 22-4 f (fm/c) ~1020-30 V f (fm 3 )few 10 3 few 10 4 few 10 5 bigger 5500X 28 1500-8000? 0.1faster 3.0-4.2hotter 15-60denser 10 longer 30-40 nucleo-nucleo

25 May 19, 2004Rosario Turrisi25 Molteplicità N ch ALICE ottimizzato per dN/dy(y=0) = 4000-6000, simulazioni fino a 8000 Estrapolando da RHIC… Stima del fondo hep-ph0104010 5 s (GeV) 1010 2 10 3 10 2 10 3 10 4 1.0 5.0 10.0 15.0 N ch /(0.5N part ) dN ch /d | <1 2 5 10 3 dN ch /d ~ 1500 dN ch /d ~ 2500

26 May 19, 2004Rosario Turrisi26 TOF PID

27 May 19, 2004Rosario Turrisi27