Esperimento OPERA Commissione II INFN Frascati, 1 Ottobre 2008 M.T. MUCIACCIA.

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1 Esperimento OPERA Commissione II INFN Frascati, 1 Ottobre 2008 M.T. MUCIACCIA

2 Sommario Stato dell’esperimento : attivita’ nel 2008 Attivita’ prevista nel 2009 Richieste finanziamenti per il 2009 Fascio CNGS : run 2008

3 Attivita’ 2008/1 Gennaio-Giugno VETO e XPC : commissioning e run tecnico finale Maggio Magneti e RPC : magneti operativi nei run tecnici di Febbraio e Giugno. Attivita’ concentrata sullo slow control BAM : come previsto, raggiunta e spesso superata velocita’ di produzione di 700 brick al giorno. Bersaglio completo al 97.7%. Incendio alla Goslar posticipa gli ultimi 5K brick. Laboratori sviluppo CS e Brick: eseguito il commissioning di 5 linee e completata la linea 6. Utilizzo del laboratorio con regolari turni per sviluppo materiale Microscopi e scanning: ulteriori sviluppi e test del software di misura, richiesti dalla modesta qualita’ delle emulsioni. Completamento studio e analisi interazioni raccolte nel run 2007. Analisi Fisica: quest’attivita’ riguarda tutto il periodo. Dapprima col tuning degli algoritmi di ricostruzione degli eventi sia nei rivelatori elettronici che nelle emulsioni, quindi con la realizzazione del data-base a LNGS. Infine analisi eventi prodotti, naturalmente ancora in corso.

4 Attivita’ 2008/2 Luglio-Dicembre Run con fascio CNGS : 18/6/2008 inizio commissioning fascio a bassa intensita’ Alla fine di Settembre raccolti 4512 eventi on-time, 728 eventi candidati interazioni di neutrino in emulsione. Shift ai rivelatori elettronici Shift alla Scanning Station per misure di Changeable Sheet Shift al Laboratorio di Sviluppo per trattamento brick estratti Misure nei laboratori dei brick estratti

5 OPERA Detector Veto BMS Target (29 walls) + Target Tracker (6.7m) 2 SM2 Spectrometer: XPC, HPT, RPC, magnet Electronics fully instrumented and tested Brick filling finished in July 2008: 146621 bricks inserted = 97.7 % target SM1

6 BAM Drum loader (1 drum = 234 bricks) BAM in Dark 5 Piling/Pressing stations 1 Wrapping station Lead Loading Running with 2 shifts/day > 700 brick/day Brick filling finished in July 2008: 146621 bricks=8 millions of nuclear emulsions

7 6 m attualmente 146200 brick  1.26 kt Installazione bersaglio

8 X ray machine :CS/Brick Preparation CS-Analysis –x-ray markings for alignment  ~ 10 mm –connection of CS-doublets and brick –search area is scanned for track with matching angle x-ray machine brick (first emulsion) CS2 CS1 150  m Blackness of spot allows to identify the side of emulsion Brick-Alignment –x-ray markings  ~ 40  m –first film to film connection –film number identifier

9 LNGS: Development Facility 6 chains ready 5 fully operatives Line for the automated emulsion development Maximum rate: ~ 50 bricks/day (16 hours)

10 Run rivelatore OPERA: sequenza delle operazioni / 1 dal Trigger al CS Distacco dei CS dal Brick e sviluppo (in caverna) Interazione nei Bricks Trigger dei rivelatori elettronici e scrittura dati daq Analisi dei dati e individuazione del Brick dell’interazione primaria (con una probabilità stimata) Estrazione dall’apparato del Brick scelto Allineamento CS/Brick con raggi X Electronic Detectors Brick Handling Film Processing

11 Run rivelatore OPERA: sequenza delle operazioni / 2 dal CS al Brick Brick torna nell’apparato (con due nuovi CS) si estrae il brick con probabilità inferiore Ricerca e analisi dell’evento nelle emulsioni del brick Tracce trovate Scanning Station:misura dei CS per identificazione delle tracce individuate dai rivelatori elettronici Tracce non trovate Allineamento del Brick con i raggi X Apertura del Brick (SBAM) sviluppo delle emulsioni Esposizione del Brick ai raggi cosmici (allineamento fine) Spedizione nei laboratori Film Processing Brick Handling CS Scanning

12 Organizzazione generale shift

13 Shift alla Scanning Station Solo gruppi europei

14 Ricerca e analisi dell’evento nelle emulsioni del brick  Misura automatizzata al microscopio per localizzazione e misura vertici Individuazione delle tracce misurate nei CS nell’ultimo foglio di emulsioni (n. 57) Inseguimento “all’indietro” (Scan Back) delle tracce, alla ricerca del punto di arresto (la traccia inseguita non è più visibile) Scansione di un volume intorno al punto di arresto alla ricerca di eventuali vertici d’interazione Identificazione di tutte le tracce appartenenti o collegate al vertice Scansione in avanti fino al ricongiungimento con i CS  Analisi delle tracce e dei vertici e ricostruzione della topologia dell’evento. Ricostruzione sciami elettromagnetici Valutazione impulso tracce con MS Ricerca decadimenti Tutti i dati e le sequenze delle operazioni sono conservate e documentate nel data-base

15 Ricerca Vertice Interazione position residuals between base-tracks and fitted volume tracks angular residuals between base-tracks and fitted volume tracks (vertical tracks) scan-back efficiency 93.1% volume scan scan-back tracks followed backward film by film tracks in the CS doublet vertex reconstruction

16 TRACKUSXUSY I.P. (  m) P20.067-0.0210.4 P30.0610.0421.2 P4-0.0140.1084.9 R1-0.033-0.1123.4 R2-0.251-0.06629.6 muone Ricostruzione automatica evento nel brick

17 MCS : Confronto MC/dati (2-4 GeV) 2 GeV 4 GeV

18 MCS : confronto MC/dati (6-8 GeV) 6 GeV 8GeV

19 misure di momento mediante MCS ricostruzione di sciami e.m. Neural network vs. MC Ricostruzione cinematica in emulsione

20 Analisi in corso: stato al 18 settembre EuropaGiappone Numero di eventi studiati17297 Numero di CS misurati175103 Numero di CS con almeno una traccia trovata Eff.  funding = 89% (1 Base-track) 12270 Numero di Bricks sviluppati 104 80+24 61 Numero di Bricks spediti ai laboratori6551 Numero di eventi ancora in fase di analisi16 11+5 32 Numero di  passanti 30 Vertici nel materiale passivo20 Numero di vertici ricostruiti nei brick44 34+10 3 Numero di eventi on-time4512 Numero di predizioni dal TT728 Numero di mattoni estratti464

21 Differenze fra i 2 fogli del CSd 25/09/2008OPERA General Meeting21 10 um 11 um 6 mrad

22 Confronto TT  CS (Kalman) Tracce  22 7 mm 8 mm 19 mrad 20 mrad

23 Confronto TT  CS (Linear Fit) Tracce  23 10 mm 11 mm 27 mrad 18 mrad

24 Muon “efficiency” vs slope 25/09/2008OPERA General Meeting24

25 Confronto TT  CS : Residual Center of Gravity (NC-like event) 6 mm 10 mm13 mm

26 Connessione CS-Brick (primi eventi run 2008) Dp<70 micron Ds<8 mrad

27

28 A 2008 charm candidate

29 A.Longhin slide 29 127653_animated.gif Further visualizations 1) animated gif of the reconstructed vertex FEDRA display (3D):

30 Expected 2008 run Nominal CNGS Number of days 140200 Super Cycle (sec.) 33.6 - 4827.6 Circulating proton 2x2 10 13 4.8 10 13 efficiency 80% 55% Integrated pot 2.6 -2.8 10 19 4.5 10 19 Total number of interactions~ 3000 Tau candidate (@2.5 10 -3 eV 2 )~ 1.3 ~150 evts/week

31 Extraction 1 Extraction 2 2.0 E 13 pot Beam loss, vacuum accident 27/6-2/7 2.0 E 13 pot Fri 20/6 3 cycles Unix Time pot Wed 18/6 17:00 Start of commissioning at low intensity Long MD stop + MTE kicker problem 7/7 6:00 – 10/7 12:00 10/7 21:00 Earth fault on the PS magnet PS magnet repair no beam until Fri 18/7 23:08 18KV cable accident 25/7 PS septum + Long MD 8-14/8 21/9 19:00 Horn filters PS vacuum CNGS quadrupole Prima parte 2008 run

32 Mainly due to problems occurring to the PS/SPS, a couple of interruptions related to the CNGS itself, 6 major stops a)Time freeze in SPS supercycle, hole in SPS magnet b)Replacement of PS magnet with short circuit c)18KV EDF cable d)PS: broken electrostatic septum of CT extraction e)Horn water filters+ hadron stop + PS vacuum problem + SPS electrical problem week 1/9 f)Problem with a CNGS quadrupole 15/9 CNGS beam stop

33 8.16 E 18 pot Beam loss, vacuum accident 27/6-2/7 Unix Time pot Wed 18/6 17:00 Start of commissioning at low intensity 10/7-18/7 Earth fault on the PS magnet Long MD stop + MTE kicker problem 7/7 6:00 – 10/7 12:00 8.16 E18 pot up to Sunday 21/9 21/9 19:00 8.16 E 18 pot 18KV cable accident 25/7 PS septum + Long MD 8-14/8 Horn + PS vacuum Week 1/9 CNGS quadrupole 89 effective beam days over 123 days foreseen for the run (72%) 49.5% of number of pot expected for this period: (16.5 E18) Intensita’ integrata On-time events: 4512 Candidate interactions in the bricks: 728 (expected 768)

34 Dopo lo stop di LHC si avra’ una nuova schedula per SPS: 1) Possibili riduzioni dei giorni di MD 2) Richiesta un’estensione del run (12 Nov.) La statistica totale per il 2008 potrebbe essere compresa tra 1.56 E 19 -- 2 E 19 pot Seconda parte run 2008

35 Multi-turn extraction: A necessary tool in order to achieve nominal beam performance -Remove bottleneck due to beam losses at the extraction from the PS - Cleaner beam for SPS, less crytical tuning of the machine - Less radiation damage, less troubles, better efficiency Under commissioning since the beginning of the run First extraction to SPS achieved on August 1 st Next spring retuning of PS in order to provide a high intensity beam MTE

36 Attivita’ 2009 Implementazione e manutenzione rivelatori elettronici: Oltre la normale attivita’ è previsto l’allacciamento del sistema di raffreddamento ad acqua dei magneti al circuito principale del Gran Sasso. Scanning Station e Laboratori di Sviluppo: Attivita’ di test e di misura alla SS. Shift di tecnici e fisici per 1) Configurazione finale laboratorio esterno (SBAM, climatizzazione, sistemi intercomunicazione…) 2) trattamento brick estratti durante il run 2008 Run CNGS con fascio nominale (4.5x10**19 p.o.t./anno) 200 giorni con inizio maggio 2009 Shift sui rivelatori elettronici Shift di tecnici e fisici al Laboratorio di Sviluppo per trattamento brick estratti durante il run 2009 Shift di fisici alla Scanning Station per sviluppo software e per misure dei doppietti di Changeable Sheet. Possibile misura di 9 interazioni/giorno (richiesta per 15 interazioni). Contributo italiano: 2 fisici sui 3 richiesti. Misure nei laboratori dei brick estratti: Studio dettagliato interazioni raccolte nel 2008. Localizzazione e analisi eventi run 2009. I gruppi italiani possono analizzare circa 10 interazioni/giorno. Attivita’ di analisi: Studio di eventi neutrino, in particolare calcolo delle efficienze di ricostruzione sui dati e studio della cinematica completa per un campione minimum-bias

37 Richieste 2009

38 CF2009

39 OPERA è in attesa di un run ‘nominale’ nel 2009 Grazie all’INFN, a LNGS e alla Commissione II per il continuo indispensabile supporto

40 Proposte referee 2009

41 Scan-back fill factor > 90 % XY XY brick 9206 brick 8206 Tracce inseguite nei brick

42  = 4 µm  = 2 mrad Scan-back accuracy

43 Connessione CS-Brick Tracce trovate entro un campo del microscopio (300 micron x 390 micron)  pos<300  m,  slope<0.03) 12 muoni inseguiti anche nel brick

44 CS to brick: design accuracy in position and angle  = 22 µm  = 5 mrad Test-beam

45 CS to brick connection for neutrino interactions  = 54 µm  = 9 mrad Systematical uncertainties (gap, marks, …) dominate Data quality looks fine

46 CF 2008

47 Consuntivo CF 2007