La presentazione è in caricamento. Aspetta per favore

La presentazione è in caricamento. Aspetta per favore

Misura della sezione durto di rigenerazione di mesoni K neutri di impulso 110 MeV/c Università degli studi ROMA TRE Simona Bocchetta Apparato sperimentale.

Presentazioni simili


Presentazione sul tema: "Misura della sezione durto di rigenerazione di mesoni K neutri di impulso 110 MeV/c Università degli studi ROMA TRE Simona Bocchetta Apparato sperimentale."— Transcript della presentazione:

1 Misura della sezione durto di rigenerazione di mesoni K neutri di impulso 110 MeV/c Università degli studi ROMA TRE Simona Bocchetta Apparato sperimentale La rigenerazione: modello teorico Analisi dei dati Risultato delle misure Confronto con risultati esistenti e previsioni teoriche

2 27 settembre 2006S. Bocchetta2 p L,S = 110 MeV L,S = 0.22 La f-factory DAFNE acceleratore a fasci collidenti e + e - due anelli separati per minimizzare le interazioni fascio-fascio E fascio = 510 MeV angolo di incrocio: 12.5 mrad acceleratore a fasci collidenti e + e - due anelli separati per minimizzare le interazioni fascio-fascio E fascio = 510 MeV angolo di incrocio: 12.5 mrad Lo stato K S K L viene prodotto con J PC = KSKS KLKL K + K – 49.1% K L K S 34.3% 15.4% 1.3% La f decade in: S = 6 mm: K S decade vicino al P.I. L = 3.4 m Energia nel cms: W = m = MeV

3 27 settembre 2006S. Bocchetta3 KLOE: Apparato sperimentale Magnete, contiene tutto lapparato B=0.52 T Camera a deriva (DC), contiene una miscela di gas (Elio-Isobutano 90%-10%) e fili, fra cui fili anodici di tungsteno, Ø 25 mm. Calorimetro a campionamento (EMC), piombo e fibre scintillanti. Spessore 15 X 0, 98% copertura angolare. Letto con 4880 fotomoltiplicatori. Sfera di raggio 10 cm (BP=Beam Pipe) circonda la regione dinterazione (tubo a vuoto composto da una lega di Berillio-Alluminio)

4 27 settembre 2006S. Bocchetta4 E /E 5.7% /E(GeV) t 54 ps /E(GeV) 50 ps p /p 0.4 % (tracce con > 45°) x hit 150 m (xy), 2 mm (z) x vertice ~ 1 mm Calorimetro Pb/SciFi Camera a deriva He 4 m 3.75 m Rivelatore: caratteristiche tecniche

5 27 settembre 2006S. Bocchetta5 Il K L è una sovrapposizione di autostati di stranezza |K 0 > e |K 0 >, e la stranezza è conservata nelle interazioni forti. La rigenerazione compare a causa della differente interazione di K 0 e K 0 con la materia: le sezioni durto adroniche del K 0 e del K 0 sono diverse: Origine della rigenerazione Fenomeno previsto teoricamente da Pais e Piccioni (55) e scoperto sperimentalmente da Good e collaboratori (61). Quando un fascio di kaoni a vita media lunga K L attraversa un materiale, si generano kaoni a vita media breve K S.

6 27 settembre 2006S. Bocchetta6 Consideriamo un fascio di K L incidenti su uno spessore di materiale: dove è il parametro di mixing che ha come effetto la violazione indiretta della simmetria CP. Ai fini della rigenerazione possiamo considerarlo trascurabile: ~ « 1. Il processo di diffusione trasformerà lo stato iniziale di K L nello stato: dove f(q) ed f(q) sono le ampiezze di diffusione rispettivamente del K 0 e del K 0, dipendenti dallangolo di diffusione q. Se f(q)f(q), lo stato uscente dal materiale conterrà una componente di rigenerazione. Le ampiezze di diffusione

7 27 settembre 2006S. Bocchetta7 Effetto coerente ed incoerente Si definisce: ampiezza di rigenerazione nella direzione q. Mezzo rigeneratore = distribuzione uniforme di centri scatteratori, lazione complessiva di questi centri potrà risultare in un effetto coerente o incoerente, ciò dipende da: densità e dimensioni del materiale impulso dei K incidenti I casi sono due: Se d(p L -p S cosq)1 si ha unaddizione coerente delle ampiezze delle due onde di K S Se d(p L -p S cos )»1 lintensità del K S risulta in un contributo medio nullo: si ha la rigenerazione incoerente 1 2 d KSKS KSKS KLKL Consideriamo due centri scatteratori 1 e 2 distanti d. Le due onde uscenti di K S si possono scrivere così: |1> S =exp(ip S d cos ) f reg ( ) |K S > |2> S =exp(ip L d) f reg ( ) |K S > La probabilità di rigenerazione per il sistema dei due centri scatteratori è: | S | 2 = 2 |f reg ( )| 2 {1 + cos[d (p L - p S cos )]} In KLOE la rigenerazione incoerente è leffetto di rigenerazione dominante nel rivelatore.

8 27 settembre 2006S. Bocchetta8 Superfici rigeneratrici in KLOE DC cilindro di raggio trasverso 25 cm; costituita da: -spessore 750 mm di C A= % in fibra - 40% in resina epossidica -spessore 150 mm di Alluminio A=27 BP sfera di raggio 10 cm centrata nel punto di interazione dei fasci; costituita da: - 62% Berillio A=9 - 38% Alluminio A=27 spessore 500 mm Be (garantisce la continuità elettrica del tubo a vuoto) cilindro di raggio trasverso 4.3 cm, spessore 50 mm A=9 Camera a deriva (DC) 25 cm 4.3 cm 10 cm Tubo a vuoto (BP) asse Z Berillio (Be) e+e+ e-e-

9 27 settembre 2006S. Bocchetta9 Campione di dati, Monte Carlo DATI: campione raccolto da KLOE a DA NE nel : 328 pb -1 MONTE CARLO: simulazione GEANFI di KLOE basata sul pacchetto GEANT3 Per gli eventi di rigenerazione, la simulazione Monte Carlo di KLOE utilizza i calcoli basati sullapprossimazione delleikonale (R. Baldini e A. Michetti 1996). Per gli eventi di rigenerazione, la simulazione Monte Carlo di KLOE utilizza i calcoli basati sullapprossimazione delleikonale (R. Baldini e A. Michetti 1996). N 10 9 f 3.4 · 10 8 K S K L corrispondono a:

10 27 settembre 2006S. Bocchetta10 La procedura di tagging in KLOE La procedura denominata K L tag permette di assegnare eventi al canale f K S K L, osservando un decadimento K S p + p - e misurando Richieste: esistenza del vertice associato a due tracce di curvatura opposta entro il volume fiduciale centrato nella posizione nominale della f: massa invariante delle due tracce (nellipotesi m=m ) entro 5 MeV dalla massa del K S : limpulso del K S calcolato dalle sue tracce di decadimento deve trovarsi entro 10 MeV dal suo valore atteso da calcoli di cinematica nellemisfero opposto del rivelatore cè un K L di impulso r = (x 2 +y 2 ) 1/2 < 10 cm e |z| < 20 cm < M inv < MeV N = 120,907,264 K S Restano:

11 27 settembre 2006S. Bocchetta11 Ricostruzione del K L Una volta trovato il dal K S e conoscendo il punto dinterazione (ottenuto in media per ogni run dagli eventi Bhabha) si conosce la direzione di volo del K L. Si cercano 2 tracce di segno opposto che abbiano origine nei pressi della direzione di volo del K L. Si richiede che con le due tracce sia possibile ricostruire un vertice. linea di volo K S linea di volo K L p+p+ p-p- p, m, e p 0, n Coord. vertice di K L N = 34,831,660 eventi

12 27 settembre 2006S. Bocchetta12 Efficienza di ricostruzione DC: 21 < r < 30 cm, |z| < 160 cm BP-Be: 0 < r < 15 cm, |z| < 15 cm e rec = 71.0 ± 0.5 % e rec = 70.0 ± 0.7 % Le efficienze di tracciamento e di vertice si calcolano da MonteCarlo e si correggono con misure di controllo fatte sui dati; dipendono da: Lefficienza di ricostruzione dipende dallefficienza di tracciamento e dallefficienza di ricostruire il vertice: N.B.: Lefficienza di ricostruzione di vertice è condizionata allaver trovato due buone tracce di decadimento dal K L, ed è quindi prossima al 100%. impulso delle tracce regione di decadimento A tale scopo si selezionano con elevata purezza (95%) i decadimenti utilizzando solo le variabili del calorimetro, perché questi pioni hanno lo stesso spettro di impulsi di quelli provenienti dal K S rigenerato. Per le due regioni si trova:

13 27 settembre 2006S. Bocchetta13 Analisi decadimenti carichi del K L Studio delle variabili cinematiche: impulso mancante: massa mancante: nellipotesi di massa del pione carico. P miss dati Monte Carlo MeV 2 MeV K e3 Km3Km3 p+p-p0p+p-p0 rig semileptonici: CPV: p + p - p 0 : rigenerazione: CPV

14 27 settembre 2006S. Bocchetta14 Cinematica della rigenerazione Caratteristiche degli eventi di rigenerazione: Variabili cinematiche usate per selezionare un campione arricchito in rigenerazione: MASSA INVARIANTE: dove: massa invariante M inv M KL D|p|0 distribuzione angolare (da esaminare in futuro) massa invariante M inv M KL D|p|0 distribuzione angolare (da esaminare in futuro) anche CPV DELTA P: dove: impulso del K L ottenuto dal K S sue tracce di decadimento

15 27 settembre 2006S. Bocchetta15 Selezione segnale: M inv sotto al picco: fondo semileptonico + rigenerati + CPV 559,023 eventi Se si sceglie la selezione: sopravvivono:

16 27 settembre 2006S. Bocchetta16 Selezione segnale: D|p| sotto al picco: fondo semileptonico + rigenerati + CPV picco simmetrico picco asimmetrico (il K L cede una piccola frazione del suo impulso al nucleo bersaglio) Se si sceglie la selezione: 272,958 eventi restano:

17 27 settembre 2006S. Bocchetta17 Radiografia del rivelatore, estrazione di N reg Distribuzioni spaziali del vertice di K L allinterno delle due selezioni in M inv e in D|p|: Y versus X r versus Z Raggio trasverso r (cm) Raggio r (cm) Lidea è quella di estrarre il numero di eventi di rigenerazione fittando le due distribuzioni in r, r per ognuna delle due regioni dei rigeneratori. Lidea è quella di estrarre il numero di eventi di rigenerazione fittando le due distribuzioni in r, r per ognuna delle due regioni dei rigeneratori. DC BP Be

18 27 settembre 2006S. Bocchetta18 Sezione durto di rigenerazione La sezione durto di rigenerazione dipende dalla probabilità di rigenerazione e dallo spessore del materiale rigeneratore: dove: densità del bersaglio t peso atomico di t = spessore del bersaglio t distanza media che il K L percorre fino al rigeneratore da estrarre dal fit da stimare già stimata

19 27 settembre 2006S. Bocchetta19 Forme di Fit BP-Be: 0 < r < 15 cm |z| < 15 cm DC: 21 < r < 30 cm |z| < 120 cm Selezione regione del rigeneratore: Fit in r per la DC: fondo da MC, due gaussiane per il picco Fit combinato in r e r per BP-Be: fondo da MC, due gaussiane per il picco nella coordinata ortogonale alla superficie; trasformazione variabili r = r sinq tenendo conto della distribuzione angolare dei K L ~ sin 2 q

20 27 settembre 2006S. Bocchetta20 Variazione delle selezioni Si variano i tagli in massa invariante e in D|p|, scegliendone 5 ognuno: M1: < M inv < MeV M2: < M inv < MeV M3: < M inv < MeV M4: < M inv < MeV M5: < M inv < MeV -5 < D|p| < 10 MeV -10 < D|p| < 20 MeV -20 < D|p| < 30 MeV -30 < D|p| < 40 MeV -40 < D|p| < 50 MeV 25 fit per ognuna delle due regioni (DC e BP-Be) combinando i vari tagli, ci aspettiamo un andamento asintotico del numero di rigenerati ottenuto dal fit che punta al numero vero. Nella regione 0

21 27 settembre 2006S. Bocchetta21 il taglio si restringe in D|p| Numero di eventi dal fit, correzione e Lasintoto cè, i risultati ottenuti dal fit vanno corretti per le efficienze di selezione MC. Queste ultime vengono corrette con le stime delle efficienze ottenibili dai dati. CAMERA A DERIVA TUBO A VUOTO il taglio si restringe in M inv N eventi rigenerazione

22 27 settembre 2006S. Bocchetta22 Efficienza di selezione Lefficienza di selezione totale dipende dallefficienza di selezione dei singoli tagli: Per stimare le e si ricostruiscono le distribuzioni in M inv e D|p| dei rigenerati nei dati: il campione viene arricchito selezionando una regione intorno ai rigeneratori: 23 < r < 28 cm per la DC 7 < r < 13 cm per la BP i decadimenti CP violanti vengono rigettati perché in entrambe le distribuzioni hanno un picco sovrapposto al segnale di rigenerazione. Richiedendo: si rigetta il 98% dei CP violanti. per la distribuzione D|p| si richiede anche il taglio < M inv < MeV al fine di abbattere ulteriormente il fondo semileptonico. Sottraendo al fit il fondo semileptonico, si possono calcolare le efficienze per i rigenerati nei dati. Lo stesso procedimento viene applicato al MC. Infine si correggono le efficienze MC con il rapporto:

23 27 settembre 2006S. Bocchetta23 Fit in massa invariante e in |p| Data Fit Regen Ke3 Km3 fondo Data Fit Regen Ke3 Km3 CPV MASSA INVARIANTE (DC) D|p| (DC) MeV Sulla BP la misura alternativa con il fit alla M inv non si può fare, i due picchi della rigenerazione nella regione 0

24 27 settembre 2006S. Bocchetta Numero di rigenerati corretti per le efficienze La distribuzione è piatta, si sceglie una misura per ciascun rigeneratore: DC: N oss = (37,175 ± 469) eventi BP: N oss = (24,388 ± 176) eventi CAMERA A DERIVATUBO A VUOTO N eventi rigenerazione

25 27 settembre 2006S. Bocchetta25 Probabilità e sezione durto CAMERA A DERIVA TUBO A VUOTO dove:

26 27 settembre 2006S. Bocchetta26 Sorgenti di errore sistematico spessori dei materiali 10% errore sulle efficienze di selezione: 2% BP 1.5% DC errore sulle efficienze di ricostruzione: circa 1% contaminazione da interazioni nucleari: trascurabile forme di fit: trascurabile code della distribuzione in massa invariante: circa 2% ~10% N.B.: E necessario uno studio ulteriore per determinare gli spessori dei rigeneratori, lidea è di utilizzare la perdita di energia delle particelle cariche nella materia. N.B.: E necessario uno studio ulteriore per determinare gli spessori dei rigeneratori, lidea è di utilizzare la perdita di energia delle particelle cariche nella materia.

27 27 settembre 2006S. Bocchetta27 Dai risultati preliminari del fit troviamo una sezione durto relativamente grande per il Berillio. Dunque un valore di s Be 75 mbarn circa comporterebbe una sezione durto su Al piccola come previsto dai calcoli di R. Baldini ed A. Michetti (1996). Risultati della misura DC: BP: sezione durto su Alluminio (mbarn) sezione durto su Be, C (mbarn) Non conoscendo la sezione durto su Be, si trovano delle bande di variabilità per le sezioni durto su Be e C in funzione della sezione durto su Al. Berillio Carbonio

28 27 settembre 2006S. Bocchetta28 Confronto con previsioni e misure HeBeC Al Sezione durto di rigenerazione (mbarn) Tutti i risultati vengono riportati in un grafico al variare del peso atomico A. Per DC e BP si calcola il peso atomico medio: dove: Si confronta anche con il risultato (99) di CMD-2 di Novosibirsk, unica misura esistente a questo valore di impulso:

29 27 settembre 2006S. Bocchetta29 GRAZIE A TUTTI!!!

30 27 settembre 2006S. Bocchetta30 SPARE SLIDES

31 27 settembre 2006S. Bocchetta31 Ancora da fare... misura sul Berillio distribuzioni angolari studio degli spessori

32 27 settembre 2006S. Bocchetta32

33 27 settembre 2006S. Bocchetta33

34 27 settembre 2006S. Bocchetta34 Massa del p 0 taglio: Distribuzione di:

35 27 settembre 2006S. Bocchetta35 Lefficienza di ricostruzione MC dipende dal canale di decadimento k: numero di dec. k del K L con 2 buone tracce che formano un vertice numero di K L taggati nel canale k

36 27 settembre 2006S. Bocchetta36 Ricostruzione: tracce&vertice di K L Algoritmo di selezione e di ricostruzione delle tracce dal K L N = 34,831,660 eventi restano due tracce di segno opposto ricostruzione del vertice

37 27 settembre 2006S. Bocchetta37 esclusione tracce provenienti dal decadimento del K S estrapolazione delle tracce ai loro PMA alla linea di volo del K L (4 modi) per ogni estremo della traccia si sceglie il verso di estrapolazione che minimizza la distanza tra il PMA e la linea di volo del K L fra i 2 estremi si sceglie quello con lunghezza di estrapolazione al PMA minore, escludendo lo stesso emisfero del K S e lesterno della camera calcolo delle variabili cinematiche per ogni traccia (posizione del PMA, impulso nel PMA, distanza di MA, lunghezza di estrapolazione) uso delle topologie di decadimento per organizzare le tracce in alberi, affinchè ci sia una sola traccia per ogni segno di carica selezioni sulle distribuzioni della distanza di MA e lunghezza di estrapolazione per ogni segno di carica delle tracce restanti si sceglie quella con distanza di minimo approccio minore Algoritmo di ricostruzione Algoritmo di ricostruzione e selezione delle tracce dal K L : restano due tracce ! Si ricostruisce il vertice! N = 34,831,660 eventi

38 27 settembre 2006S. Bocchetta38 Efficienza di ricostruzione DC: 21 < r < 30 cm, |z| < 160 cm BP-Be: 0 < r < 15 cm, |z| < 15 cm 1. Si calcola e trk da MC per ognuna delle due regioni, si corregge con misure di controllo fatte sui dati; dipende dallimpulso delle tracce. e trk utilizza i decadimenti selezionati con elevata purezza (95%); Si calcola il rapporto dati/MC per tracce positive e negative delle efficienze condizionate in funzione dellimpulso p: dove: ed infine se ne calcola il valor medio: 2. Si calcola e vtx facendo il rapporto tra N eventi con almeno 2 buone tracce di decadimento di segno opposto che formano un vertice e N eventi con almeno 2 buone tracce di segno opposto. 12 Infine: 71.0 ± 0.5 % 70.0 ± 0.7 %

39 27 settembre 2006S. Bocchetta39 Calcolo del numero di eventi rigenerati per pbarn -1 In un pb -1 ci sono: 430 rigenerati sulla DC per pbarn rigenerati sulla BP per pbarn -1

40 27 settembre 2006S. Bocchetta40 La variabile cinematica dipende dallangolo q e fornisce un modo per identificare il segnale dei CP violanti (in rosso): Identificazione dei CP violanti Gli eventi CP violanti hanno alcune caratteristiche simili agli eventi di rigenerazione: stessa massa invariante: differenza ma differiscono da essi per la distribuzione angolare q: KLKL K S rig superficie rigeneratrice q

41 27 settembre 2006S. Bocchetta41


Scaricare ppt "Misura della sezione durto di rigenerazione di mesoni K neutri di impulso 110 MeV/c Università degli studi ROMA TRE Simona Bocchetta Apparato sperimentale."

Presentazioni simili


Annunci Google