G. Finocchiaro LNF, 6 Luglio 2011 -CdL. SuperB2 (2.3 FTE nel 2011) + 1 FTE Ing. Meccanico (Laureando specialistica TOV) de Sangro0.4 RICERC. Finocchiaro.

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1 G. Finocchiaro LNF, 6 Luglio 2011 -CdL

2 SuperB2 (2.3 FTE nel 2011) + 1 FTE Ing. Meccanico (Laureando specialistica TOV) de Sangro0.4 RICERC. Finocchiaro (PI)0.7 RICERC. Patteri0.3 RICERC. Peruzzi0.2 RICERC. Piccolo0.4 RICERC. Rama0.7 RICERC. Gatti0.3 RICERC. Beretta0.3 TECNOL. Felici0.5 TECNOL. Martini0.1 TECNOL. Vilucchi0.1 TECNOL. TOTALE4.0 6 Luglio 2011

3 SuperB approvato e finanziato – 250 M per le infrastrutture in 5 anni – Forte supporto del ministero Sito – Tor Vergata è stato scelto come sito per SuperB – Forte supporto del rettore e dell’Università – Prossimità con LNF permette sinergie importanti Kick-off day 30 maggio 2011 – Inizio ufficiale della fase di costruzione del progetto SuperB36 Luglio 2011

4 ObservableBabar/ Belle LHCb (10fb -1 ) SLHCb (100fb -1 ) SuperB (75ab -1 ) Some CommentTheo  V ub /V cb Excl. needs Lattice & Inclusive @ 2% ?  Theo. error to be controlled on data (ex: J/  0 ) S(J  At 1 o theo error controlled with data ? B   Very precise if detector is improved S-Penguins SLHCb (very) precise for B   K, Bs   Not possible for Ks  0, ksksks,  ks,  Ks.. A CP (B  X s  ) Control syst. Is an issue Br (B  X s  ) Syst. Controlled with data ? Br (B  X s  l l) Angular var. Br(B  K*l l ), Angular var. Could theory control @20%? Angular analysis are clean ?  Br (B  K (*)  Stat. limited. With more stat. angular analyses also possible Br (B  K s    ) Br(B s   ) As precise as Br  K s    ) ? Br (B s   )    profit of polarized beams CPV charm CPV in SM negligible. So clean NP probe No resultModeratePreciseVery Precise Moderately Clean Need Lattice Clean THEORY Some Golden Modes SuperB46 Luglio 2011

5 B d Physics –Mixing and CPV –Rare/Radiative/Semi-leptonic Tau –LFV –Tau properties – V us D Physics –SG3.1 Mixing and CPV –Direct CPV –FCNC B s –ASL +... list to be determined Other Physics –Spectroscopy –Dark Forces –Electroweak physics Phenomenology Model independent / CKM / EFT MSSM SUSY-GUT Extra dimensions Little Higgs SM4 +others.. Non-perturbative methods Lattice HQE QCD-SR Tools Experimental Theory/Tools PHYSICS TDR GOAL: pubblicazione a metà 2012 SuperB56 Luglio 2011

6 SuperB66 Luglio 2011 Caratteristiche uniche di SuperB: Fasci polarizzati Possibilità di funzionare alla soglia di produzione di  e charm (e Y(5S))

7 76 Luglio 2011SuperB

8 86 Luglio 2011 Spazi (~30ha), potenza elettrica e disponibilità di acqua OK Stabilità del terreno e vibrazioni OK No vincoli archeologici

9 SuperB96 Luglio 2011

10 SuperB requirements very similar to those of the B factories – Large solid angle coverage, good lepton ID, particle ID over large momentum range (π/  separation to over 4 GeV), measurement of the relative decay times of the B mesons, good low momentum resolution, good low energy photon energy measurement Main differences: – lower machine boost (  vs  in B A B AR ) Need to improve vertex detector resolution – Much higher luminosity (and Lumi-scaling background rates) Faster & more robust detectors Keep an open, 100% efficient trigger Can re-use as much as possible & reasonable of the old detector – only possible because of low beam currents! SuperB106 Luglio 2011

11 (proposed) Backward EMC (proposed) Forward PID 11 SuperB6 Luglio 2011

12 SystemBaselineIssues (technical OR manpower; R&D) MDI Initial IR designed Magnetic elements and radiation masks. Design of tungsten shields. Background simulations: global map, detector occupancy SVT6-layer siliconTechnology for Layer 0: striplets or pixels. Thin pixels R&D. Readout chip for strips. Mechanical design. DCH Stereo-axial He-based Dimensions (inner radius, length). Mechanical structure Cluster counting option. EMC Barrel: CsI(Tl) Forw: LYSO Electronics and trigger. Mechanical structure Forward EMC technology: LYSO / LYSO+CsI(Tl); Pure CsI. Backward EMC: cost/benefit analysis PID DIRC w/ FBLOCK FBLOCK design. Photon detection. Mechanical structure Forward PID: cost/benefit analysis. Different technologies. IFR Scintillator+ fibers 8 vs 9 layers. SiPM radiation damage and location. Extra 10cm iron. Mechanical design and yoke reuse. ETD Synchronous const. latency Fast link rad hardness. L1Trigger (jitter and rate). ROM design. Link to computing for HLT. 6 Luglio 2011SuperB12

13 System Institutions SVT Bologna, Milano, Pavia, Pisa, Rome3, Torino, Trieste, Trento, LBNL, Queen Mary, RAL, Strasbourg, Bari DCH LNF, McGill, Montreal, TRIUMF, UBC, Victoria, Lecce PID SLAC, BINP, (Hawaii), Cincinnati, Bari, Padova, Maryland, LAL, LPNHE EMC Bergen, Caltech, Perugia, Rome1 IFR Ferrara, Padova, Krakow ETD SLAC, Caltech, Napoli, Bologna, LAL, Padova, Rome3 Computing Padova, Ferrara, Torino, Bologna, Rome2, Pisa, Perugia, LNF, LBNL, Napoli, SLAC Magnet/Integration SLAC, LNF, Pisa, Genova Backgrounds/MDI SLAC, Pisa, LNF, LNS, Cagliari, Ohio State TBD (Valencia, Barcelona, Annecy, Tel Aviv, Liverpool, Kiev, ITEP, Riverside, Kansas, Livermore, Louisville, Notre Dame, Princeton, Southern Methodist, South Carolina, Austin, Utah) SuperB136 Luglio 2011

14 Detector Coordinators – B.Ratcliff, F. Forti Technical Coordinator – W.Wisnieswki SVT – G. Rizzo DCH – G. Finocchiaro, M.Roney PID – N.Arnaud, J.Va’vra EMC – F.Porter, C.Cecchi IFR – R.Calabrese Magnet – W.Wisniewski Electronics, Trigger, DAQ – D. Breton, U. Marconi Online/DAQ – S.Luitz Offline SW – – Simulation coordinator – D.Brown – Fast simulation – M. Rama – Full Simulation – F. Bianchi Rad monitor – Lumi monitor – Polarimeter – Background simulation – M.Boscolo, E.Paoloni Machine Detector Interface – Detector Geometry Working Group Chairs M.Rama, A.Stocchi Forward Task Force Chair H.Jawahery Backward Task Force Chair W. Wisniewski Being created: Mechanical integration team (F. Raffaelli) Central electronics team 14SuperB6 Luglio 2011

15 SuperB156 Luglio 2011

16 SuperB16  Large volume gas tracking system for SuperB providing measurements of charged particle momentum and ionization energy loss used for particle ID.   p t /p t ~0.4% for tracks with p t =1 GeV/c  Primary device to measure velocities of particles with momenta < ~700MeV/c  O(40) layers of centimeter-sized cells strung axially or at a small stereo angle in order to provide measurements along z, the beam axis  Dimensions:  Outer radius: constrained to 809mm by the DIRC quartz bars  Inner radius: about 220mm (final focus cooling system and W-shield constraints to be finalized)  Length: 2760mm at the outer radius: leave some space for possible future forward PID and backward EMC system 6 Luglio 2011

17 Esistono margini per migliorare la (sia pur ottimizzata) camera di B A B AR : – ottimizzando il riempimento del volume di tracciamento – riducendo il materiale nel volume di tracciamento (diffusione multipla, dominante ai bassi impulsi di SuperB): 1.nel gas aumentando la percentuale di He, o usando un idrocarburo più leggero 2.riducendo la quantità di Al nei fili – Anche il materiale della struttura può essere ottimizzato struttura meccanica materiale dell’elettronica (incluso cooling) Un concetto radicalmente diverso -proposto da tempo ma mai utilizzato in un rivelatore- la misura dei singoli cluster di ionizzazione (cluster counting) permetterebbe prestazioni drasticamente migliori in dE/dx e nella risoluzione in impulso (annullando il peggioramento della risoluzione spaziale vicino al filo dovuto alla ridotta ionizzazione con l’uso di miscele più leggere (punto 1. qui sopra) SuperB176 Luglio 2011

18 SuperB186 Luglio 2011 Struttura Meccanica – Completamente in fibra di carbonio. Material budget: – Endplates: da 0.13X 0 (B A B AR ) a 0.03X 0 – Cilindro interno: ÷ 4 rispetto a B A B AR – Geometria finale da ottimizzazione di: stress e deformazioni (carico dei fili ~3 ton) fondi, principalmente “luminosity related”: rad. Bhabha, pairs Geometria delle celle – Celle quadrate, R fs = 3:1 – Miglior riempimento e meno materiale che in BABAR – Il numero di canali dipende in maniera cruciale dai fondi stimati. DCH “in prima linea” nello studio del problema Full Simulation – Disposizione ottimale stereo/assiale da definire entro l’anno Fili – campo: Al-5056 senza plating (X 0 (gas+fili) +38%) – sense: gold-plated Mo (X 0 (gas+fili) +12% rispetto a gold-plated W-Rh), minore distorsione del segnale (cluster counting) – Test di invecchiamento in corso (Canada) su fili e miscela di B A B AR. A breve su fili e miscele di SuperB Gli schermi in tungsteno “neutralizzano” i ~150kHz di Bhabha con  <300mrad

19 19SuperB Prototype 1  6x4 hexagonal cells à la B A B AR – Guard wires to ensure uniformity of electric field among cells – Aluminized mylar windows on entrance-exit faces External Telescope:  Two identical assemblies, 26 tubes each  3 cm diameter, 100 μm wires  40%-60% Ar-iC 4 H 10 mixture 6 Luglio 2011 Event display: fit di traccia di raggio cosmico usando il tracciatore esterno (linea blu) e il prototipo (linea rossa)

20 SuperB206 Luglio 2011 Esempio di relazione spazio-tempo in una cella del prototipo, con fit a un polinomio di Chebychev di 5 o grado 75%He-25%C 2 H 6 Risoluzione spaziale Residui

21 SuperB21 Cluster counting – studio di algoritmi in corso su rivelatori a catodo continuo, e tramite simulazioni Ottimizzazione dell’efficienza di conteggio dei cluster Numero di cluster spuri misurabile dai dati – Avviato un programma di studio per stimare l’impatto sulla fisica utilizzando benchmark in FastSim (Breco, B→K (*) ) 6 Luglio 2011 DATISIMULAZIONE tempi cluster t CL alg. “A” t CL alg. “B” t CL generati 90%He-10%iC 4 H 10

22 SuperB22 Prototipo per lo studio del cluster counting in condizioni realistiche (celle a catodo discreto, L=2.5m) – 28 celle quadrate con lato=14mm, Rfs=3:1 su 8 layers (3-4-3-4-3-4-3-4) – Progettazione E. Capitolo, realizzazione off. meccanica – filato nella camera pulita Edif. Astra (esp. CMS/Panda) Boards di read-out con uscita analogica indipendente per il sistema di trigger – goal: implementare il Track Segment Finding con il prototipo 2 Visti ieri i primi segnali – Saremo felici di mostrare il prototipo nel nostro laboratorio a chi è interessato! 6 Luglio 2011

23 SuperB23 Ruoli di responsabilità G. Finocchiaro: (co-) convener Drift Chamber M. Rama: (co-)convener FastSim – co-convener DGWG ➝ Physics Tools Presentazioni 2010: – M. Rama, Fast Simulation of the SuperB detector, Nuclear Science Symposium 2010, Knoxville,USA. – M. Rama, Status of the SuperB project, BEACH 2010, Perugia – G. Finocchiaro, The SuperB Project, HQL 2010, LNF, 11-15 October 2010 Pubblicazioni 2010: SuperB Progress Reports (2010) – arXiv:1007:4241 (Detector) – arXiv:1008.1541 (Physics) – arXiv:1009.6178 (Accelerator) 6 Luglio 2011

24 SuperB24 Sviluppo progetto struttura meccanica della camera a deriva Progettazione catena di readout “standard” Ottimizzazione algoritmi per cluster counting – test su fascio del “prototipo 2” BTF nel 2011 PSI/CERN nel 2012 Sviluppo prototipo del “Track Segment Finder” (RM3) a partire dalle primitive di trigger del Prototipo 2 Avviare implementazione degli algoritmi di C.C. su FPGA in tempo reale Sviluppo Physics Tools Avvio nodo GRID LNF per SuperB, in sinergia con il TIER2 di ATLAS – Simulazioni di macchina ed esperimento (FastSim, FullSim, GARFIELD) 6 Luglio 2011

25 SuperB25 All’INFN – 12kE consumo gas – 20kE scheda FADC 1Gs per studio algoritmi “on-line” per cluster counting (16 canali) – 1.5kE affitto modulo dal pool di elettronica (32 canali digitalizzatore 1-5GHz alta BW per leggere il prototipo da 2.5m) – MI e ME secondo algoritmi comuni e meetings SuperB previsti 2 responsabili: Finocchiaro, Rama Beam test a PSI per testare sui dati del Proto2 la separazione tra particelle con il cluster counting: 12 giorni x 8 persone 4kE Contatti con collaboratori in Italia 4kE Contatti con Riba Composites Ai Laboratori 1 FTE Meccanico/Tecnico laboratorio per operazione prototipi e test beam + supporto SPCM 1 FTE Elettronico + supporto SELF 6 Luglio 2011

26 SuperB26

27 27 SuperBSuper KEKB Peak Luminosity>10 36 0.8 x 10 36 Integrated Luminosity 75 ab -1 50 ab -1 SiteGreen FieldKEKB Laboratory Collisionsmid 20162015 Polarization80% electron beamNo Low energy running 10 35 @ charm thresholdNo Approval statusApproved 6 Luglio 2011SuperB

28 5.8 oku yen (~MUSD) for Damping Ring (FY2010) 100 oku yen for machine -- Very Advanced Research Support Program (FY2010-2012) Full approval by the Japanese government by December 2010; the project is in the JFY2011 budget as approved by the Japanese Diet end of March 2011 KEKB upgrade has been approved Several non-Japanese funding agencies have also already allocated sizable funds for the upgrade.  construction started! SuperB 28 

29 Shutdown for upgrade Integrated Luminosity (ab -1 ) Peak Luminosity (cm -2 s -1 ) Milestone of SuperKEKB Year 9 month/year 20 days/month Commissioning starts mid of 2014 Plan: reach 50 ab -1 in 2020~2021 5 ab -1 in 2016  29 6 Luglio 2011

30 Facilities Components Installation FY2009FY2010FY2011FY2012FY2013FY2014 Tunnel construction Building construction MR commissioning RF-gun & laser system e+ new matching & L-band acc. R&D Construction Design study Commissioning at test stand e- beam commissioning move to A1 e+ beam commissioning Damping Ring Linac Main Ring DR commissioning A1 gallery extensio n A1 gallery extensio n Belle II Detector Components Installation (KLM) Installation (E-cap) Installation (Barrel) Cosmic Ray Test Ready to Roll-in R&D Mass Production BEAST II Ad-hoc detector for MR commissioning Construction Mass Fabrication Installation Building construction Mass Fabrication R&D, Design 30 Belle roll-out in Dec. 2010  6 Luglio 2011