E. Iacopini, CSN1: 5 febbraio 2007 It's a long long way to Tipperary, But my heart's right there. Argomenti:  Stato degli R&D i) GigaTracker ii) Veti.

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2 E. Iacopini, CSN1: 5 febbraio 2007 It's a long long way to Tipperary, But my heart's right there. Argomenti:  Stato degli R&D i) GigaTracker ii) Veti iii) RICH  Misura del rapporto Risultati dai Test Beam → P. Cenci

3 GT P326 layout Veti a grande angolo

4 13.5 mm 60 mm 27 mm 4.5-6 mm da: A.Kluge, P326 meeting, CERN, nov 2006 Il Gigatracker (CERN+FE) Il GT deve permettere la misura dell’impulso delle particelle del fascio, con una precisione <0.5 %,  <15  rad, ed una risoluzione temporale (per stazione) ~150  200 ps, in presenza di un rate integrato di ~800 MHZ (peak: 1.5 MHz/mm^2) 5x2 sensori da 12x13.5 mm2, ognuno con 40 x 45 pixels da 0.3 x 0.3 mm2, per un totale di 18000 pixels per stazione. 0.45 X 0 (200+100  m Si +100  m di C per il cooling, uniformi, con cavi esterni al fascio) il sensore …

5 Il Gigatracker (CERN+FE) Le misure sul danneggiamento da radiazione dei sensori (quanto a charge collection time e charge collection efficiency ) sui diodi irraggiati stanno continuando e dovrebbero essere terminate per maggio 2007. pulse generator oscilloscope laser diode, 1060 nm Per settembre dovrebbe essere ultimata l’analisi sui tre batch di diodi irraggiati con neutroni a Lubiana e con protoni al CERN, con varie fluenze, da 10 12 a 10 14 p/cm^2 Infine, si dovrebbe procedere con l’irraggiamento di diodi CZ e 3D, da analizzare nel 2008.

6 Il Gigatracker (TO) Un primo prototipo per P326 è stato disegnato e sottoposto in CMOS 0.13 µm Questo contiene i seguenti building blocks analogici per l’opzione “CFD ” (l’altra, è quella basata sul Nino in 0.13  m, ed è seguita da P.Jarron al CERN): Preamplificatore PA Single ended to differential converter SEDB Differential CFD Zero-crossing discriminator ZCD Digital driver d’uscita DD Scopo dell’esercizio: verificare se la risoluzione ottenibile con questa tecnica è sufficiente per i nostri scopi (secondo il MC: ~100  240ps rms, fra 1 e 10 fC) Il prototipo è atteso per l’inizio di Maggio 2007 PA SEDBCFDFZCDDD il R/O …

7 Il Gigatracker (TO) Il prossimo passo, nell’immediato, è quello di preparare il test-set-up per testare le performances del prototipo, valutandole in relazione al MC. (da maggio) Nel frattempo, si intendono anche ottimizzare i building blocks esistenti, almeno al livello di transistor. Quindi occorre iniziare il disegno degli altri blocchi … … per finire con il disegno di un prototipo più completo, da farsi nella seconda metà del 2007, comprendente anche un TDC di tipo standard da sottoporre per la fusione verso la fine del 2007.

8 I veti a grande angolo (LNF, NA, PI, RM1 ) E  rangeInefficienza  < 50 MeV1 0.050  1 GeV 10  4 > 1 GeV10  5 Due tecnologie a confronto: a tiles di Pb e scintillatore, oppure alla Kloe (fibre annegate nel Pb)  0 rejection almeno 3×10 -8

9 I veti a grande angolo (LNF, NA, PI, RM1 ) 16.8 cm8.2 cm All fiber: Same pattern as KLOE ~8 X 0 Fibers + 1-mm lead wires: ~9 X 0 KLOE-type Pb/scintillating-fiber calorimeter 1-mm diameter scintillating fibers 0.5-mm thick lead foils Full scale prototype of smallest-radius rings, 1/3 in radial depth: Inner/outer radius: 60 cm - 72.5 cm Inner/outer length: 309.5 cm - 348.8 cm Readout granularity: 18 cells, 4.2 x 4.2 cm2 Depth: 25 cm, segmented 700 Kg

10 I veti a grande angolo (LNF, NA, PI, RM1 ) 14 nov 99 planes - 12.5 cm

11 I veti a grande angolo (LNF, NA, PI, RM1 ) Lettura da entrambi i lati, con 18×2 PM 1+1/8’’ blue-extended Hamamatsu R 6427

12 Quanto al prototipo CKM … Intense bureaucratic work has been devoted to borrow a prototype of the CKM calorimeter from FNAL (started December 05, MoU in April 06) Loan expiration already determined ! … instrument still to be shipped… 10 January 2007 Latest news (29 Jan): procedure completed, prototype ready to be shipped… Restate connessi e vivrete con noi sia gli sviluppi di questa avvincente saga che i nuovi, sicuri, colpi di scena !!!

13 Road map dei Veti: Test beam for fiber prototype1-12 March Test beam for CKM prototypeEnd of April Obtain from test beams:End of June Efficiency and response (time, amplitude) measurements Dependence of efficiency on angle and position of incidence: Grazing incidence, edge effects, comparison with prototype MC In parallel, define for the full-scale vetoes: Preliminary mechanical design for both approaches Preliminary evaluation of mechanics and assembly costs Validate MC of full veto with results from test beams, assessing: Effects of cracks, dead material, edge effects on overall efficiency Make the final decision: max October !

14 Il RICH Radiator: Neon @1 atm: (n  1)=67×10 -6  C  @  =1: 11.6 mrad  threshold: 12 GeV/c (15 GeV/c for full eff.) >  separation between 15 and 35 GeV/c Length: 18 m (5.6% X 0 ) Focal: 17 m 2 mirrors (eff.) 2000 PMTs Hamamatsu 7400-U03 : Pixel size: 18 mm 18 m 17 m 2.8 m

15 Prototipo di RICH Esso sarà fatto da: un solo specchio con f=17.5 m,  = 50 cm, spessore ~2 cm ( costruito dalla Marcon di San Donà di Piave (10 feb) + Compas di Turnov, Rep. Ceca) 54 → 72 PMT R7400U-03 della Hamamatsu distribuiti su 6 spots ad esagono, sul ring Cherenkov (R=20 cm) (scelti dopo il TB del CEDAR, già consegnati, ancora da caratterizzare …)  Il vessel, in acciaio inox  ~70 cm, verrà costruito da INR (Mosca), sotto la supervisione del CERN (consegna a giugno);  la camicia di isolante termico, il sistema di pompaggio e di misura della pressione, purezza, etc..., saranno forniti dal CERN. FI+PG Per imparare come si fa (nessuno pare abbia mai costruito un RICH così lungo …) abbiamo deciso di iniziare con un prototipo della stessa lunghezza del rivelatore finale, i.e. circa 18 m.

16 Prototipo di RICH full-scale in lunghezza Contiamo di testare il prototipo sul fascio K12 verso la fine del periodo di run (ottobre). Noi, invece, dobbiamo disegnare (e costruire)  la finestra di ingresso, con i coni di Winston per la raccolta della luce (l’idea è di praticarli su tutto il ring, in modo da avere poi la massima libertà di posizionamento dei PM e, in futuro, poter instrumentare il ring per intero );  la finestra di uscita, con il sistema di supporto e regolazione dello specchio Inoltre dobbiamo imparare ad incollare le finestre di quarzo sui fori di uscita dei coni di Winston, in modo da garantire la tenuta del gas, etc …

17 Prototipo di RICH Dopo il TB del CEDAR (vedi presentazione di Patrizia), dove tra le altre cose, abbiamo testato e scelto i PM, abbiamo poi iniziato una serie di test in laboratorio per la caratterizzazione completa dei PM e dell’elettronica di F/E, specialmente riguardo alla questione della risoluzione temporale. Circa il prototipo, occorre adesso finalizzare la board (già sviluppata ed usata con successo nel test-beam del CEDAR) che fa da interfaccia fra i PM ed le schede (già esistenti) che montano i NINO (ogni scheda ha 3 Nino-chip = 24 ch), dalle quali si va poi al TDC.

18 Il Laboratorio Attenuator Laser PreAmp NINO PMs

19 la novità 2007 ! ed infine … la novità 2007 ! Ke2/K  2 Intendiamo migliorare sensibilmente la precisione della misura del rapporto dei BR relativi ai decadimenti Ke2/K  2

20 Current knowledge World average (PDG): R K = (2.45 ± 0.11) x 10 -5 MS: R K = (2.472 ± 0.001) x 10 -5 112 events 534 events 404 events

21 In questo lavoro viene dimostra come sia possibile che si realizzi, in una classe di teorie Supersimmetriche, una apparente violazione dell’universalità delle interazioni del muone e dell’elettrone, per via di contributi LFV legati allo scambio di higgs carichi. L’effetto di violazione può raggiungere, per alti valori di tan  anche il 3.2%. Effetti analoghi, presenti anche nel decadimento del pione risultano ampiamente sotto le attuali possibilità di verifica sperimentale, come pure i decadimenti LFV del tau, previsti dallo stesso meccanismo, non sono comunque competitivi con quelli previsti nei decadimenti leptonici dei K carichi.

22 H mediated LFV SUSY contributions to R K. Siccome H è scalare, le correnti leptoniche entrano nelle combinazioni (RL) e (LR) e dunque non esiste più la soppressione di elicità nel decadimento di una particella (pseudo)scalare, che nel MS costa un fattore ~10 5 … A. Masiero: CERN TH seminar

23 Dall’analisi dei dati 2003 di NA48/2 (~ 4000 eventi): R K = (2.416 ± 0.043 stat ± 0.024 syst ) x 10 -5 (prelimin.: Luca Fiorini HEP2005, Lisbona) da confrontare, come si è visto, con il valore del PDG: R K = (2.44 ± 0.11) x 10 -5 ottenuto da tre esperimenti con 112 evts (‘72), 534 evts (‘75) e 404 evts (‘76). Nel 2004, per misurare |V us |, è stato fatto un run speciale di 56 ore: in 1.04×10 4 spill, abbiamo acquisito una statistica di circa 4000 Ke2, in condizioni di trigger molto semplici: [1trk.and.(ELKR > 10 GeV)].or.[1trk/50] I risultati preliminari 2004 sono in accordo con quanto già trovato nel 2003 (l’analisi finale completa è in corso …) Che cosa ha già fatto NA48/2

24  Electron identification: 0.95 < E / p < 1.05;  Missing mass M X consistente con zero (come ci si attende per il neutrino) Il fondo principale: Eventi K  con il muone che subisce una perdita di energia catastrofica nel LKR, simulando così un elettrone. Questo fondo è presente solo per p > 25 GeV/c e rappresenta ~ 15% del segnale dei K e2. Infatti, quando p<25 GeV/c K e2 e K  2 sono ben separati in M X ed è con i muoni da questi K  2 che si è stimata la frazione di eventi in cui essi simulano l’elettrone:  con 0.95 < E / p < 1.05 ≈ 5 × 10 -6 La selezione dei Ke2

25 Quanto riteniamo di poter migliorare questo risultato, nel 2007. una misura dedicata Intendiamo compiere una misura dedicata, per portare l’incertezza su R K dall’attuale ~2% ad almeno lo 0.4%. Per fare questo, intendiamo usare l’apparato esistente di NA48 e, più precisamente, i seguenti rivelatori  lo spettrometro magnetico (DCH + MNP33)  il calorimetro a LKr  l’odoscopio

26 Come vogliamo procedere nel 2007  Run di 120 giorni, con efficienza 60% (includendo gli stop previsti dell’SPS),  Fascio di K ± da 75 GeV/c (come per P326), con  p/p=1.8% (rms), 1.5×10 12 protoni per spill,  Pt kick 120 → 263 MeV/c in modo da migliorare la risoluzione in M X Assumendo che l’SPS lavori in condizioni “LNGS”, dovremmo avere un ciclo ogni 39.6 s con uno spill di 9.6 s flat-top / cycle  ci aspettiamo ~ 1.6 x 10 5 spill utili per la misura (16 volte quelli del 2004) in modo da raccogliere circa 150 000 ke2 buoni cioè ~20 volte quelli che abbiamo (estrapolazione dati 2004)

27 We requested the whole period May 26 – November 12 5 ½ months !!KE2 RICH STRAW Upcoming SPSC: February 6 Upcoming RB: February 21 Siamo confidenti che domani l’SPSC sarà positivo e che il 21/2 il RB approverà la nostra richiesta.

28 La selezione degli eventi Il trigger dei Ke2 sarà ancora fatto a partire da una coincidenza nei due piani dell’odoscopio (Q1) con un deposito di energia nel LKr > 10 GeV. Dall’analisi dei dati 2004, sappiamo che questo trigger ha efficienza >99% @90%CL per un elettrone con impulso > 15 GeV/c, misurata con Q1 dowscalato, il quale costituisce anche il trigger dei K  2. Grazie alla migliore risoluzione in impulso ottenuta dall’aumento del Pt kick nello spettrometro, fino a 35 GeV/c non dovremmo avere contaminazione dei Ke2 (MC). Fra 15 GeV/c e 35 GeV/c si trova circa il 43% del segnale, che, quindi, possiamo assumere background free dalla misura di M X Noi, però, vogliamo usare tutta la statistica e non intendiamo basarci sul MC …

29 Il fondo Usando per la frazione di muoni per cui 0.95 < E/p < 1.05 il valore di 5×10 -6, stimato dai dati 2004 (assunto indipendente dall’impulso sopra 25 GeV/c) otteniamo dal MC la seguente stima del fondo

30 Come essere certi del segnale ? Intendiamo misurare direttamente il fondo di K  2, come funzione dell’impulso, in tutta la regione di spettro accessibile, i.e. fra 15 e 65 GeV/c, al prezzo di sacrificare una parte dell’accettanza (~18%). Intendiamo infatti inserire, fra i due piani dell’odoscopio, in prossimità del centro e sotto la Beam pipe, un muretto di Pb spesso 5cm, disposto su 40 cm di larghezza. Gli eventi in cui la missing mass è compatibile con zero quando si assuma m  come massa della traccia carica, seleziona un campione puro di K  2. Per questi si osserva E/p e quindi si misura come funzione dell’impulso. Ci attendiamo ~ 6000 eventi di K  2 fra 15 e 65 GeV, con E/p fra 0.95 e 1.05; di cui ~ 4300 con p > 35GeV/c; ⇒ incertezza sul fondo ~ 1.5%

31 Distribuzioni in impulso attese per i decadimenti K e2 ed il fondo K e2 K2K2 Selected decay vertex interval: 12 m < z < 102 m (z=0 corresponds to downstream edge of collimator)

32 L’incertezza attesa su R K In 120 giorni di presa dati al 60% di efficienza (SPS incluso), ci aspettiamo: ~64000 eventi con P<35 GeV/c, background free; ~86000 eventi con P>35 GeV/c contaminati per ~ 15% dal fondo, misurato con una precisione di circa l’1.5%. N  (Pb) : numero di muoni dal K  2 che attraversano il piombo e danno 0.95 < E / p < 1.05 background statistical fluctuation statistical error on the measurement of b using muons traversing the lead (avendo assunto una incertezza sulla trigger efficiency dello 0.2%, come estrapolato dal 2004 …)

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34 € CSN1 P326

35 Richieste febbraio 2007

36 Assegnazioni 2007