Stato dell’esperimento MEG Collaborazione MEG Marco Grassi – INFN Pisa

Stato dell'esperimento MEG Indice Run 2008 Rivelatori Calibrazioni Cenni sulle strategie di analisi Conclusioni Roma - 27/01/2009 Stato dell'esperimento MEG

Stato dell'esperimento MEG Run 2008 Maggio - termine preparazione del rivelatore Giugno - purificazione Luglio - calibrazione - run di cosmici - setup linea fascio per pizero Agosto – run di calibrazione con pizero Settembre – setup linea fascio per MEG run - tuning del sistema di trigger - inizio run MEG Settembre – Dicembre – run MEG - run per Radiative muon decay Dicembre - secondo run breve di pizero - calibrazione con GasXenon Roma - 27/01/2009 Stato dell'esperimento MEG

Stabilita’ della macchina Roma - 27/01/2009 Stato dell'esperimento MEG

Stato dell'esperimento MEG Controllo del run 2 turnisti (24/24-7/7 con turni da 8 ore) 1 run coordinator (15 giorni consecutivi) Riunione giornaliera al PSI Riunione settimanale per phone conference ‘Experts on call’ residenti in area PSI LXe Jap / I TC I DC CH / USA COBRA Jap Beam line CH CW + H targ. I Slow control CH TRG I DAQ CH/Jap Roma - 27/01/2009 Stato dell'esperimento MEG

Muoni sul bersaglio RD Shutdown programmati del fascio RD RD RD RD Test con aria all’esterno delle camere RD Intervento sistema cooling Roma - 27/01/2009 Stato dell'esperimento MEG

Stato dell'esperimento MEG Run MEG Durante i run MEG Live time = 50% del tempo totale 55% senza la settima per il test delle camere in aria Live time > 85% del tempo di acquisizione Tempo totale ~ 7x106 s dettaglio 15% dead time di acquisizione 7% run per Radiative muon decay 14% shutdown previsti del fascio 11% calibrazioni dell’apparato 2% fermate impreviste Roma - 27/01/2009 Stato dell'esperimento MEG

Rivelatori

Stato dell'esperimento MEG Operativita‘ delle DC Lug 2008 2 camere con instabilita’ (Totale 32 camere) Lug-Ago 2008 run di p0 : camere spente ma in He Set 2008 Frequenti trip delle HV su 6 camere Conseguenze su efficienza di tracciatura e > 30% Numero di m stop al secondo dalla misura di intensita’ dei protoni Numero di m stop al secondo dalla ricostruzione delle tracce rinormalizzato tramite MC (sistematici dal taglio in impulso) preliminare Roma - 27/01/2009 Stato dell'esperimento MEG

Stato dell'esperimento MEG Dismounting schedule Start operation 5th January (attention expected crane restrictions) Removal LH2 target + DC rail system ready for DS TC [2D] DS detector hut wall removal in parallel [1D] De-cable + remove DS-TC in parallel [1D] De-cable DC from DS End-cap [1D] Remove Insertion System [1D] Remove DS End-cap [1D] Remove DS N2-bag [2D] Install + align DC Rail System [½D] Extract DCs [½D] Earliest DC extraction 15th January Roma - 27/01/2009 Stato dell'esperimento MEG

Stato dell'esperimento MEG DC 19 gennaio - Camere estratte dal rivelatore Roma - 27/01/2009 Stato dell'esperimento MEG

DC: mantenimento condizioni 21 gennaio - Camere nuovamente in atmosfera di He Roma - 27/01/2009 Stato dell'esperimento MEG

DC: test in laboratorio 21 gennaio - Due camere non funzionanti nella test box (acquarium) Nell’acquario riprodotte le condizioni dell’esperimento: He esternamente He/etano internamente DP < 5 Pas Roma - 27/01/2009 Stato dell'esperimento MEG

Stato dell'esperimento MEG DC: PCB nella testbox since Fri nov 7th: HV in helium atmosphere (~99% from reading O2 sensors) HV HV resistenze condensatori Roma - 27/01/2009 Stato dell'esperimento MEG

Stato dell'esperimento MEG DC Precauzioni Scariche di HV occorse piu’ di 2 mesi dopo l’inserimento in He. => mantenere le camere nello stesso ambiente Difetto sul PCB di distribuzione delle HV e’ stato individuato => prodotti nuovi PCB corretti per le tre camere spare Punti deboli colla protettiva per il passante HV (Tribond) protezione dei condensatori di disaccoppiamento Strategia ad oggi Riprodurre le scariche in acquario per tutte le camere difettose Verificare (visualmente) se il punto della scarica coincide con i punti deboli noti Il seguito dipende dalle misure al PSI Prossimo BVR 18-20 Febbraio 2009 con richiesta di tempo fascio Roma - 27/01/2009 Stato dell'esperimento MEG

Stato dell'esperimento MEG LXe : light yield Numero di Ph. El. per varie sorgenti e condizioni Misurato Simulato Estrapolato ALPHA 17.6 MeV 54.9 MeV LXe simulazione 5500 27000 90000 LXe 2008 7500 13000 42000 LXe 2007 5200 8100 22000 LP 2004 7000 30000 LP simulazione 32000 100000 Roma - 27/01/2009 Stato dell'esperimento MEG

LXe: filtro impurezze elettronegative Presenza di impurezze elettronegative che alterano il meccanismo di emissione della luce Aggiunto O2 getter al sistema di purificazione in fase liquida Nuova pompa criogenica (disegno F.Sergiampietri) non rumorosa E’ in corso la procedura di brevetto Roma - 27/01/2009 Stato dell'esperimento MEG

Stato dell'esperimento MEG LXe: Light yield 2008 2008 2007 Purificazione: Blu – fase liquida Azzurro – face gassosa Roma - 27/01/2009 Stato dell'esperimento MEG

Stato dell'esperimento MEG LXe: rapporto Q/A Finalmente il rapporto Q/A (misura di tscint) si muove Ci aspettiamo ottima separazione (Q/A )g / (Q/A )a ~ 2 g a Roma - 27/01/2009 Stato dell'esperimento MEG

Stato dell'esperimento MEG TC: lettura APD elettronica Lettura segnale APD per trigger Baseline rumorosa (risolta con fogli di TEDLAR) Shaping time molto lungo (160ns) Difficolta’ nel rimanere entro la finestra del DRS Run 2008 buone prestazioni: Settori con imprecise regolazioni delle soglie Shutdown 2009 sostituzione elettronica APD N2 bag US TC TC e’ stato smontato e trasferito a Genova Prototipo finale nuova elettronica pronto a Marzo Termine installazione meta’ Maggio Fibre Barre APD Roma - 27/01/2009 Stato dell'esperimento MEG

Calibrazioni

Sistemi di calibrazione Grande attenzione posta nei molti sistemi di calibrazione TC LASER timing stability CW lines Dt stability, p0 g e+ e- Dteg offsets cosmic m Z alignment m  e n n Resolution, TimeWalk LXe a QE e lR e lAss LED gain CW lines stab. unif. p0gg resol. refer. n-generator energy stab LASER timing stability DC m  e n n pe resolution LXe-DC-TC m  e n n g Dt resolution p0 g e+ e- Dt offsets Roma - 27/01/2009 Stato dell'esperimento MEG

Stato dell'esperimento MEG LXe: calibrazione PMT Alpha Efficienze quantiche In liquido e gas Lunghezza di attenuazione σ2 Q LED Guadagno Segnali LED a varia intensita’ Npe~ s2 Roma - 27/01/2009 Stato dell'esperimento MEG

Stato dell'esperimento MEG Acceleratore CW L’acceleratore Cockcroft-Walton e’ stato installato per monitorare e calibrare l’esperimento Bersaglio per i protoni tetraborato di litio Litio: alto rate, fotoni di alta energia Boro: due fotoni di bassa energia e coincidenti temporalmente Reaction Peak energy s peak g-lines Li(p,)Be 440 keV 5 mb (17.6, 14.7) MeV B(p,)C 163 keV 2 10-1 mb (4.4, 11.7, 16.1) MeV Roma - 27/01/2009 Stato dell'esperimento MEG

Stato dell'esperimento MEG Calibrazione con π0 q Eg 170o 175o Processo di scambio carica p-pp0n p0 Eg q p0 g g 54.9 MeV < E(g) < 82.9 MeV p0 g e+ e- Bersaglio a idrogeno liquido da 124 cc Raffreddata a elio liquido Stabile: 1.3% RMS, 6% max Autonomia: 1 dewar ogni 42 ore Calorimetro ausiliario a NaI Segmentato Mobile sull’angolo solido del LXe cal.  Roma - 27/01/2009 Stato dell'esperimento MEG

Stato dell'esperimento MEG Laser Sistema laser 532nm per TC e 266nm per LXe Monitor Timing tra barre Monitor Timing TC-LXe Segnale da 12 ps FWHM Da migliorare la stabilizzazione della temperatura ambiente Roma - 27/01/2009 Stato dell'esperimento MEG

Qualche numero

Stato dell'esperimento MEG TC: offset e veff m cosmici Determinazione di: Offset temporali sull’elettronica veff velocita efficace della luce Roma - 27/01/2009 Stato dell'esperimento MEG

Stato dell'esperimento MEG TC: offsets temporali m cosmici Offsets Stabilita’ nel tempo: compatibili entro la statistica 200 ps corrispondono a 3 cm Chiaro effetto del campo magnetico Roma - 27/01/2009 Stato dell'esperimento MEG

TC: risoluzione temporale tra barre e+ da decadimento m Risoluzioni s ~ 60-90 ps Correzioni per ‘time walk’ propagazione del e+ DRS3 eliminati i problemi di intercalibrzione tra chip Roma - 27/01/2009 Stato dell'esperimento MEG

TC: risoluzione vs tempo e+ da decadimento m Studio in funzione del tempo Test di offset tra barre costanti del ‘time walk’ Roma - 27/01/2009 Stato dell'esperimento MEG

Stato dell'esperimento MEG TC: timing LXe - TC Bersaglio in Boro per il CW: fotoni da 11.6 MeV e 4.4 MeV emessi contemporaneamenti e ’scorrelati’ angolarmente LXe energy 11.6 MeV 4.4 MeV 4.4 MeV 11.6 MeV TC charge Roma - 27/01/2009 Stato dell'esperimento MEG

Stabilita’ timing LXe - TC Fotoni dal Boro Sep 08/10 13/10 T (ns) time 20/10 25/10 10/11 24/11 01/12 bar3 Bar15: cambiato digitalizzatore Stabili nel tempo entro 300 ps Correggibile Bar# Roma - 27/01/2009 Stato dell'esperimento MEG time

LXe: risoluzione in energia Selezione in posizione Eventi nello NaI centrale Eventi nell LXe opposti allo NaI opposti (±5cm) 2 cm dalla faccia d’ingresso Reiezione del pile-up dalla distribuzione di luce QE calcolate col sistema TRG p0  g g FWHM = 5.6 % Roma - 27/01/2009 Stato dell'esperimento MEG

Stato dell'esperimento MEG RD: tutti i trigger m  e n n g TTC-TLXe DT (sec) DT ~ 7 ns Roma - 27/01/2009 Stato dell'esperimento MEG

RD: lunghezza di traccia Selezioni: - volume fiduciale su LXe - traccia No track length applied Residual cosmics Track length applied RD events TTC-TLXe (s) Roma - 27/01/2009 Stato dell'esperimento MEG

RD: selezione angolare No selection Cos(q) < -0.7 Cos q < -0.7 TTC-TLXe (s) Roma - 27/01/2009 Stato dell'esperimento MEG

RD: selezione angolare Cos(q)<1 Cos(q)<0 Cos(q)<-0.25 Cos(q)<-0.5 Cos(q)<-0.7 Cos(q)<-0.9 Roma - 27/01/2009 Stato dell'esperimento MEG

RD: dipendenza angolare Roma - 27/01/2009 Stato dell'esperimento MEG

Stato dell'esperimento MEG RD: run 2007 Corretto per lunghezza di traccia e tempo di propagazione del fotone Nessuna riduzione del “segnale” Nero: no selezione qeg , 1.53 x 105 events Rosso: cos(qeg) < -0.7, 8.2 x 104 events Blu: cos(qeg) < -0.9, 3.5 x 104 events Riduzione del “segnale” ΔT per particelle emesse contemporaneamente dal bersaglio TTC-TLXe = -32 ns Roma - 27/01/2009 Stato dell'esperimento MEG

Stato dell'esperimento MEG Commenti sul RD PRELIMINARE Notevoli miglioramenti rispetto al run 2007 Uso del 8% del total time a ridotta intensita’ di m stop S/N ratio ulteriormente migliorato dal vincolo cinematico senza vincolo con vincolo Number Signal/ Number Signal/ of events noise of events noise 417  87 1.2  0.2 448  66 3.2  0.5 Compatibile col segnale atteso di 423 eventi eDC > 30% Roma - 27/01/2009 Stato dell'esperimento MEG

Strategia di analisi

Stato dell'esperimento MEG Strategie di analisi Il software di analisi offline e’ robusto, facile da usare ed adeguato alle esigenze di MEG Analisi basata su Blind Likelihood PDF per fondo accidentale misurate dai dati PDF per segnale derivate dalle risoluzioni PDF per fondo correlato da simulazione dell’apparato e dagli eventi di RD Roma - 27/01/2009 Stato dell'esperimento MEG

Stato dell'esperimento MEG Analisi: Blinding Blind box | Eg-52.8 | < 4.8 MeV | ΔT | < 1.5 nsec Roma - 27/01/2009 Stato dell'esperimento MEG

Analisi: controlli Check of Eg Check of T #24002-#24212 (physics runs) | EGamma-52.8 | < 4.8 MeV | ΔT | < 1.5 nsec | ΔT - 1.5 | < 1.5 nsec (side band) ΔT [nsec] August p0 Dalitz decay EGamma [MeV] ΔT [nsec] Roma - 27/01/2009 Stato dell'esperimento MEG

Conclusioni

Stato dell'esperimento MEG Run 2008 The tentative single event sensitivity is computed by considering the following factors: Solid angle = 10% Photon detection = 40% DC - TC match = 65% (DC) reco effic. = 30% Selection cut (0.9)4 = 0.65 2.8 x 107 mu/2mA The “limit” is the usual ~ 2.3 x SES Conditions of air admixture Inside COBRA not always constant PRELIMINARE Roma - 27/01/2009 Stato dell'esperimento MEG

Stato dell'esperimento MEG Commenti finali Misure sulle camere in laboratorio sono in corso Risultati per il 18 Febbraio Le procedure di analisi sono state definite Le calibrazioni globali dell’esperimento sono complesse e su di esse e’ focalizzato il maggior sforzo di analisi della collaborazione Stimiamo che i dati raccolti ci permetteranno di migliorare il limite attuale ( BR > 1.2 x 10-11 ) Roma - 27/01/2009 Stato dell'esperimento MEG

Riserva

Album foto NaI CW COBRA TC Trigger LXe DC Offline cluster lcmegxx Online cluster megonlxx LXe DC DRS digitizer Roma - 27/01/2009 Stato dell'esperimento MEG

Stato dell'esperimento MEG RD event display Roma - 27/01/2009 Stato dell'esperimento MEG

Fascio di μ Caratteristiche Intensita’ (μ-stop/s) P = 27.7 MeV/c Separatore elettrostatico COBRA Solenoide di trasporto Quadrupoli Intensita’ (μ-stop/s) Low 2.5 x 106 Normal 3.2 x 107 High 8.6 x 107 Caratteristiche P = 27.7 MeV/c ΔP = 0.3 MeV/c σX = 9.5 mm σY = 10. mm Roma - 27/01/2009 Stato dell'esperimento MEG

Purificazione dello Xe Circolazione dello Xe in fase liquida attraverso un filtro molecolare Pompa di ricircolo 70 litri/ora Filtro molecolare >24 g acqua filtro molecolare pompa Roma - 27/01/2009 Stato dell'esperimento MEG

Background and Sensitivity “ Goal “ Perspectives for 2008 Measured Simulated Measured 2007 Possible Gamma energy % 4.5 – 5.0 6.5 5.0 Gamma Timing (ns) 0.15 0.27* Gamma Position (mm) 4.5 – 9.0 15. 9.0 Gamma Efficiency (%) >40 e+ Timing (ns) 0.1 0.12* e+ Momentum (%) 0.8 2.1 1.1 e+ Angle (mrad) 10.5 17.** e+ Efficiency (%) 65 Muon decay Point (mm) 3.** Muon Rate (108/s) 0.3 0.3*** Runing Time (weeks) 100 20 24 Single Event Sens (10-13) 0.5 2.8 2.2 Accidental Rate (10-13) 0.1 – 0.3 6.0 1.0 # Accidental Events 0.2 - 0.5 90% CL Limit (10-13) 1.7 12 6.9 1 week = 4 x 105 s * Aggiunti 250 ps legati alla valutazione del fondo ** Molto pessimistico *** Il muon rate puo’ essere ottimizzato per migliorare il limite Roma - 27/01/2009 Stato dell'esperimento MEG