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

Indice Run 2008 Run ed analisi 2009 Preparazione run 2010 Conclusioni e prospettive CSN1 - 30/03/2010

Primo run con il rivelatore completo Commenti in retrospettiva Anno terribile per alcuni rivelatori - Basso Light yield dello Xenon - Instabilita’ delle camere - Difficolta’ di calibrazione del DRS2 - APD non utilizzabili a livello di trigger Anno cruciale per la definizione delle procedure di analisi - Completamento degli algoritmi di ricostruzione - Blind likelihood - Normalizzazione CSN1 - 30/03/2010

Run 2008 Tutta la collaborazione ha lavorato intensamente e coerentemente fino a Aug 2009 su tre obbiettivi : 1) Analizzare a pubblicare i dati raccolti - BR(m -> e g ) < 2.8 x 10-11 (90% C.L.) accettato da Nucl.Phys.B - presentato in CSN1 a settembre 2) Risolvere i problemi dell’apparato - le camere sono state tutte aperte e riparate - elettronica APD rifatta - disegno del DRS4 3) Operare il rivelatore in condizioni stabili - Xenon puro - Camere stabili - Nuova elettronica indipendente dalla temperatura CSN1 - 30/03/2010

Rivelatori 2009 CSN1 - 30/03/2010

Calorimetro LXe Il nuovo sistema di purificazione in fase liquida e’ stato installato ed usato Oxysorb pompa silenziosa a basso input di calore Ulteriore pompa per migliorare le condizioni di vuoto prima del riempimento CSN1 - 30/03/2010

LXe – light yield - Light yield atteso - Stabile entro il sistematico del 2008 - ”Facile” da trattare CSN1 - 30/03/2010

LXe – separazione alpha/gamma Separazione / data da diversi tempi di emissione luminosa Raggiunto l’atteso Trigger eventi  a fascio acceso Eff   90% Contam. fascio <20% Soppressione online del fondo di 3 ordini di grandezza A Q Q/A a g CSN1 - 30/03/2010

LXe – guadagno dei PMT 2009 2008 Osservati due instabilita’ Perdita di guadagno media del 0.1% al giorno se fascio acceso Variazione istantanea proporzionale all’illuminazione ~ 2% changed HV 2008 2009 MEG MEG CEX CEX Maggior stress del sistema durante i run 0 Impiego dei molti metodi di calibrazione Guadagni misurati frequentemente Eventi LED durante presa dati MEG CSN1 - 30/03/2010

LXe – guadagno dei PMT Commenti L’effetto e’ ben tenuto sotto controllo grazie ai molti sistemi di calibrazione di MEG La perdita del del 0.1% al giorno non pone problemi per condurre l’esperimento fino al termine nel 2012 Eventuali sventure saranno prontamente esposte alla CSN1

Tracciatore DC Intenso lavoro per comprendere e risolvere il problema di instabilita’ Trovato nei “via” della carta di distribuzione delle HV Hit map 2008 2009 Tutte le camere sono state riparate tra Feb e Lug 2009 dettagli nella presentazione di D. Nicolo’ CSN1 - 30/03/2010

TC – contatori per i positroni TC bars secondo specifiche T < 100ps APD Run 2008 stabile Shaping lungo (160ns) per i digitalizzatori Shutdown 2009 sostituzione elettronica Shaping corretto (50ns) ampl (V) N2 bag time (10 ps) US TC Problema di integrazione loop di massa schermaggi Rumore sulle camere Risolto nello shutdown 2010 Fibre Barre APD CSN1 - 30/03/2010

Run 2009 CSN1 - 30/03/2010

Run 2009 piu’ corto ma piu efficiente Run di fisica 1) Estensione di ~1 mese ad altro esperimento (Muonium Lamb shift) 2) Ridotto beam setup Muon degrader cambiato durante il run 3) Installazione DRS4 piu’ lunga ok con linearita’ e dipendenza temperatura difficolta’ col timing tra chip Run 2009 piu’ corto ma piu efficiente Start Run 50180 2009-10-29 11:27:59 End Run 64482 2009-12-22 11:25:33 Total ‘wall clock time’ (WCT) 4 669 056 s ~ 54 d Total ‘beam ON time’ (BOT) 4 119 567 s (88% of WCT) Fractions: MEGT / BOT 81.6 % (running MEG when beam on) LT / WCT 81.5 % (DAQ livetime fraction) LT/BOT 66 % (livetime fract when beam on) 6/3/2018 Trigger report ...

Aspettative sul run 2009 L’analisi dei dati 2009 e’ in corso. Puntiamo a pubblicare in luglio. La comprensione del rivelatore al Feb 2010 e’ cosi riassunta: CSN1 - 30/03/2010

Analisi 2009 (Febbraio) Sigma Likelihood analysis CSN1 - 30/03/2010

Aspettative sul run 2009 L’analisi dei dati 2009 e’ in corso. Puntiamo a pubblicare in luglio. Con un campione di decadimenti 2.5 volte superiore (preliminare) e con le risoluzioni al Feb 2010 (molto preliminari) stimiamo, in caso di assenza di segnale, BR(m -> e g ) < 6 x 10-12 (90% C.L.) CSN1 - 30/03/2010

Aspettative sul run 2009 L’analisi dei dati 2009 e’ in corso. Nel 2009, rispetto al 2008, abbiamo avuto un rivelatore stabile, e’ stato installato il nuovo digitalizzatore DRS4 (con linearita’ estesa, rumore piu’ basso, ma con minore risoluz. temporale) l’efficienza globale di trigger e’ salita a 87% (era 66%) la simulazione dell’apparato e’ sempre piu’ fedele pertanto ci attendiamo ulteriori miglioramenti. CSN1 - 30/03/2010

preliminare LXe energia Il contributo del rumore e’ ridotto 0.4% (2008) -> 0.25% (2009) La risoluzione in energia (sigma) a 52.8 Mev e’ migliorata 2.0% 3.0% 4.2% (2008) -> 1,95% (2009) Z >2cm 1-2cm 0-1cm preliminare CSN1 - 30/03/2010

preliminare LXe – spettro - timing L’accordo con il MC e’ buono Il timing e’ stabile (campione di radiativi) Leggermente peggiore al run 2008 2008 2009 preliminare CSN1 - 30/03/2010

preliminare TC -Time Resolution 2009 2008 Le risoluzioni sono leggermente peggiori risptto al 2008 Calibrazioni DRS non terminate Adeguate al run 2009 preliminare Il TC risulta stabile stabile 2009 2008

TRG – progressi Observable Run 2008 Run 2009 Run2010 (goal) ΔEγ/Eγ (%) 8.9 ± 0.1 7.5 ± 0.1 7 %saturation 50 23 Eγ threshold (MeV) 40 ± 1 44 ± 1 eγ (%) > 99.5 δTeγ (ns) 3.8 ± 0.1 3.1 ± 0.1 ε(Teγ ) (%) δzTC (cm) 7.1 ± 0.1 5.5 ± 0.1 2.5 ε(Θeγ ) (%) 66 ± 2 88 ± 1 95 CSN1 - 30/03/2010

Run 2010 CSN1 - 30/03/2010

Preparazione run 2010 Fascio stabile da fine Aprile Uso esclusivo di E5 fino al 23/12 E’ in corso la preparazione del rivelatore per il nuovo run Sostituzione di tre camere con i fogli catodici degradati (alta corrente nera) in corso Timing del DRS4 peggiore rispetto al DRS3. Test delle calibrazioni e metodi alternativi. in corso Eliminazione del rumore indotto dagli APD sulle DC fatto Fascio di positroni (diffusione Mott su C) monocromatico e di energia variabile per calibrare e misurare la risoluzione delle DC targhetta pronta, fascio da maggio CSN1 - 30/03/2010

Preparazione run 2010 Generatore di neutroni per calibrazione a 9 MeV in consegna al PSI 08/04 Nuovo schema di lettura del DAQ per passare da 83% a 97% di tempo vivo test in maggio Stimiamo in 6.5 mesi il periodo utile di presa dati MEG, con una statistica 4 volte superiore a quanto acquisito sinora CSN1 - 30/03/2010

Prospettive Ottimizzazione della finestra di analisi likelihood in configurazioni asimmtriche Con le risoluzioni note al Feb 2010 ** estrapoliamo in TRE anni di presa dati un limite di : Prima di proporre qualunque upgrade vogliamo runnare in condizioni stabili e finali CSN1 - 30/03/2010

Richiesta sblocchi Abbiamo ottenuto dal Comitato Scientifico del PSI l’uso esclusivo del fascio per tutto il 2010 Richiediamo pertanto lo sblocco del sj, con piccole correzioni rispetto a quanto previsto a settembre assegn speso fte shift task tot GE 54.5 28.0 3.5 18.5 13.0 31.5 LE 16.0 7.9 1.0 5.0 4.0 9.0 PI 151.0 47.0 10.3 54.0 60.0 PV 2.0 2.3 12.0 11.0 RM 13.6 3.9 20.5 307.0 110.0 22.0 132.0 CSN1 - 30/03/2010

Commenti finali I dati raccolti nel run 2008 sono stati pubblicati, nonostante le difficolta’ dell’apparato Il run 2009 e’ stato condotto con il rivelatore prossimo alle condizioni finali, l’analisi e’ in corso e alcuni progressi sono gia consolidati Il run 2010 sara’ nelle condizioni finali di apparato e con il pieno set di strumenti di calibrazione. Sara’ il primo anno di acquisizione stabile. Le prospettive per il run completo dell’esperimento, basate sulle conoscenze attuali dei rivelatori, sono state fornite CSN1 - 30/03/2010

Spare

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 CSN1 - 30/03/2010

LXe: calibrazione PMT Alpha Efficienze quantiche σ2 Q LED Guadagno In liquido e gas Lunghezza di attenuazione σ2 Q LED Guadagno Segnali LED a varia intensita’ Npe~ s2 CSN1 - 30/03/2010

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 CSN1 - 30/03/2010

Calibrazione con π0  q Eg p0 Eg Processo di scambio carica p-pp0n 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.  CSN1 - 30/03/2010

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 CSN1 - 30/03/2010

Album foto NaI CW COBRA TC Trigger LXe DC Offline cluster lcmegxx Online cluster megonlxx LXe DC DRS digitizer CSN1 - 30/03/2010

RD event display CSN1 - 30/03/2010

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 CSN1 - 30/03/2010