1 e 27.5 GeV p 920 GeV Responsabilita’ INFN: - Rivelatori di muoni forward barrel e rear (costruzione e mantenimento) - LPS (costruzione e mantenimento) - MVD (elettronica di front- end, DAQ) - Solenoide superconduttore per il campo del rivelatore centrale Collaborazione ~ 320 fisici componente italiana ~ 17% Spettrometro di protoni leading (LPS) fino al 2000 (HERA I) Rivelatore di vertice (MVD) dal 2003 (HERA II) ZEUS 15 anni di onorata attivita’ nella fisica delle alte energie

2 Riepilogo della presa dati Acceleratore ep HERA: e ± 27.5 GeV p 820/920 GeV HERA II fasci di elettroni/positroni polarizzati ~ 35-40% HERA I (√s~300 GeV): Luminosita’ utile per la fisica~130 pb -1 HERA II (√s~320 GeV): Luminosita’ utile per la fisica~370 pb -1 HERA, dopo il difficile inizio della fase II, ha dimostrato ottima affidabilita’. Luminosita’ integrata quasi triplicata negli ultimi 2 anni Fine della presa dati prevista per giugno 2007 Ultimi 3 mesi (da aprile 2007) run ad energia ridotta del fascio di protoni (460 GeV) per la misura della funzione di struttura longitudinale (F L )

3 LHC HERA Fixed target Tevatron Piano cinematico ieri, oggi, domani Programma di fisica Contributi principali Nel seguito sono presentati alcuni dei contributi piu’ significativi scelti tra la grande mole di risultati prodotti - Struttura del protone - Unificazione EW - QCD:  s, struttura del fotone - Fisica diffrattiva - Heavy flavors - Ricerche di fisica oltre il Modello Standard Contributi principali

4 168 pubblicazioni dal 1992 ad oggi Molti risultati di grande impatto sulla comunita’ scientifica Gli articoli di ZEUS sono tra i piu’ citati in letteratura ZEUS Papers, 168 total - 1 spokesman - 2 deputy spokesman - 3 physics chairman - presenza costante tra i coordinatori dei gruppi di fisica, del trigger, della produzione MC Responsabilita’ italiane nel management Produzione scientifica

5 Sezioni d’urto ep: verifica della teoria EW Teoria elettrodebole verificata fino a scale di Q 2 ~ 5 · 10 4 GeV 2 ottimo accordo con le previsioni dello SM: - sezioni d’urto NC e CC unificate ad alti Q 2 - differenze e+/e- collegate alla struttura chirale delle interazioni EW HERA II ha inoltre permesso di sfruttare la polarizzazione dei fasci e+/e-: risultati in accordo con l’assenza di correnti cariche tra stati right-handed CC polarized ep scattering HERA I HERA II Risultati da libro di testo riassumono decenni di studi sulla teoria EW

6 q q q p e e, ,Z,W jet proton remnant Struttura del protone Piano cinematico accessibile enormemente esteso rispetto alle misure precedenti a bersaglio fisso Predizioni del Modello Standard molto sensibili alla conoscenza delle funzioni di struttura Risultati di fondamentale importanza per LHC Corrente neutra Corrente carica Scattering NC non polarizzato:

7 L’uso di fasci polarizzati ha inoltre permesso di vincolare gli accoppiamenti assiali e vettoriali dei quark di valenza alla Z con un fit combinato QCD+EW Risultati di estrema precisione che migliorano quelli di LEP e Tevatron QCD+EW fit xf x Densita’ partoniche di quark e gluoni determinate utilizzando tutte le informazioni disponibili Fit QCD NLO che include misure di sezioni d’urto inclusive CC/NC e di jet In particolare l’inclusione nel fit delle sezioni d’urto di jet ha permesso di ridurre notevolmente le incertezze sulla densita’ gluonica with jet data without jet data

8 Parametro fondamentale di QCD deve essere determinato sperimentalmente Misure consistenti provenienti da processi differenti successo della pQCD Ad HERA misure da diversi osservabili, risultati di precisione comparabile rispetto ad altri processi, incertezze dominate da contributi teorici Determinazione di  s HERA results (HERA combined) Compilation of  s meas.

9 Struttura del fotone In DIS, (Q 2 ›› 0), il fotone virtuale si comporta come un oggetto puntiforme usato come sonda per indagare la struttura del protone. In regime di fotoproduzione (Q 2 ≈0) il fotone e’ un oggetto composto e la sua struttura puo’ essere indagata studiando la produzione di jet. x  ≈ 1 fotone diretto x  < 1 fotone risolto Confronti con NLO (scala hard E t jet ): - risultati sensibili alla funzione di struttura del fotone (da tenere in conto per future parametrizzazioni). - Le parametrizzazioni oggi disponibili non descrivono completamente le caratteristiche dei dati - Accordo con la teoria ad alti x  ed alti E t jet dove si e’ meno sensibili alla struttura del fotone dijet in fotoproduzione: x  = frazione del momento del  che partecipa allo scattering

10 Eventi di questo tipo, interpretati come dovuti a scambio di pomerone, sono in seguito stati osservati anche nella fotoproduzione di jets. La presenza di una scala hard (Q 2, E t jet, massa di mesoni vettori) ha permesso per la prima volta lo studio della diffrazione nell’ambito della QCD perturbativa Large rapidity gap jet. rapidity gap Proton remnant .... elettrone Tipico evento DIS con connessione di colore tra jet e proton remnant In eventi con LRG, l’interazione tra fotone e protone e’ mediata da un singoletto di colore.. Eccesso di eventi con LRG rispetto alle predizioni di MC DIS nei dati raccolti da ZEUS nel 1994 Osservati ad HERA per la prima volta eventi DIS atipici senza attivita’ adronica tra jet e proton remnant

11 Produzione elastica di Mesoni Vettori pQCD Fotoproduzione esclusiva di mesoni vettori La massa del mesone detta la scala del processo - Dipendenza soft dall’energia per  tot (  p) e mesoni leggeri (modello di Regge). - Mesoni pesanti: crescita molto piu’ ripida di  con l’energia in accordo con la pQCD - Forte sensibilita’ alla densita’ gluonica crescita con l’energia legata al contributo gluonico a basso x Vector meson dominance + Regge pQCD  dipende dal regime studio della transizione tra regime perturbativo e non perturbativo

12 Dipendenza da x L, p t 2 fit con un’ esponenziale a pendenza singola (~e -b(x L )∙p t 2 ) in ciascun bin Protoni leading in DIS Protoni leading misurati grazie a 6 stazioni di  strip al silicio poste in prossimita’ del fascio di protoni Stazioni LPS p m IP Distribuzione piatta in x L (E p’ /E p ) fino al picco diffrattivo in accordo con dati pp Non c’e’ chiara evidenza di dipendenza della pendenza da x L indicazione di validita’ della fattorizzazione

13 Heavy Flavors Processo dominante BGF Color octet Color singlet Produzione inelastica di J/  in DIS (J/    risultati in ragionevole accordo con previsioni color NLO Contributi di ottetto di colore (introdotti per descriverere i dati di Tevatron) non sembrano necessari ad HERA - Terreno ideale per test di QCD - Scala del processo data dalla massa - Sensibile alla densita gluonica z = E J/  /E  Fotoproduzione di open beauty b  jet  campione arricchito di beauty tagliando sul pt del  rispetto all’asse del jet Misura nell’accettanza del rivelatore Ragionevole accordo con le predizioni QCD NLO Conoscenza del background di QCD in bb ad LHC di fondamentale importanza per l’Higgs. Confronto tra teoria e dati ad HERA essenziale per migliorare la descrizione del processo

14 Produzione di top singolo Possibile ad HERA in presenza di accoppiamenti anomali FCNC u-  t o u-Z-t Ottimo esempio di complementarita’ tra i differenti collider HERA ha la migliore sensibilita’ per accoppiamenti che coinvolgono il fotone Ricerche oltre il Modello Standard Produzione di Leptoquark Bosoni previsti da GUT e modelli SUSY che violano la R-parita’ HERA ambiente ideale: produzione risonante eq  LQ fino a ~ 300 GeV Limiti dipendenti dalla coupling di Yukawa che accoppia e-q-LQ ( ) Limiti di HERA migliori di LEP e Tevatron per masse > 240 GeV HERA LEP /VZ/VZ /z TEVATRON /VZ/VZ /z