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Stato dell‘esperimento HERA-B

Stato dell‘esperimento HERA-B. A. Zoccoli Università and INFN - Bologna. Riunione CSN1 Lecce, 23 Settembre 2003. Outline. Stato dell’esperimento Statistica acquisita nel run 2002-2003 Organizzazione dell’analisi dei dati e primi risultati Prospettive per il futuro

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Stato dell‘esperimento HERA-B

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  1. Stato dell‘esperimento HERA-B A. Zoccoli Università and INFN - Bologna Riunione CSN1 Lecce, 23 Settembre 2003 A. Zoccoli - CSN1, 23 Settembre 2003

  2. Outline • Stato dell’esperimento • Statistica acquisita nel run 2002-2003 • Organizzazione dell’analisi dei dati e primi risultati • Prospettive per il futuro • Richieste finanziarie • Conclusioni A. Zoccoli - CSN1, 23 Settembre 2003

  3. Stato dell’esperimento Risultato dei meeting del PRC del DESY e della Collaborazione HERA-B nel Maggio 2003: • Visti i problemi di manpower all’interno della Collaborazione e la difficoltà ad ottenere un adeguato beam-time per il 2003/2004 è stato deciso di terminare la presa dati dell’esperimento HERA-B Si completa così il programma sperimentale di HERA-B • La Collaborazione ha deciso quindi di concentrarsi completamente sull’analisi dei dati acquisiti nel 2002/2003. Il DESY ha assicurato il proprio supporto per i prossimi anni. • Il Detector è attualmentesu fascio, integro e spento. Nessuna attività sul rivelatore è permessa. A. Zoccoli - CSN1, 23 Settembre 2003

  4. Stato dell’esperimento-II Questo permetterà un eventuale uso futurodel detector in loco. Ogni nuova eventuale presa dati richiederà l’approvazione da parte del PRC del DESY. • Un documento è attualmente in preparazione e verrà sottoposto al PRC il prossimo Ottobre. L’idea è di sfruttare il detector con modifiche minimali per affrontare un programma sullo studio di esotici e Glueball. A. Zoccoli - CSN1, 23 Settembre 2003

  5. HERA-g: the idea 1.Double-Pomeron-Exchange. (for glueballs) 2. Pomeron-Reggeon-Exchange (for hybrids). 3. Search for Central Production of I=0, C=-1 states  Pomeron-Odderon-Exchange ? x1 = 1-1 Trigger on events with the entire central system in the forward spectrometer and nothing elsewhere Rapidity Gaps 1 s Mx2 = 12s 2 x2 = 1-2 A. Zoccoli - CSN1, 23 Settembre 2003

  6. The Essence of the argument 1. HERA-B Spectrometer in 920 GeV proton beam with high-speed pipelined DAQ (farms: L-2 and L3). 2. The yield from a 107 sec experiment (~3 years) would be >3x104 times larger than our present data. (Dashed histo: WA102 normalized at 1 GeV dip) oo +- A. Zoccoli - CSN1, 23 Settembre 2003  Invariant Mass (GeV)

  7. Conclusions • The HERA-B detector is ready and available. • The yield in a 107 sec experiment is orders-of-magnitude larger than presently existing data and a larger fraction of the data is in the interesting higher mass region. 8-day run already 10x(WA102). • DPE phenomenology in agreement with UA8 at SPS. Pomeron-Reggeon exchange  hybrids. • Proposal will be submitted to DESY by 2 Oct. for PRC 30 Oct. Interested people, please contact P. Schlein or Marco Bruschi at bruschi@mail.desy.de A. Zoccoli - CSN1, 23 Settembre 2003

  8. Risultati dalla presa dati del 2000 Concluse tutte le analisi in corso dei dati acquisiti nel 2000. Ciò ha permesso di mettere a punto i codici di analisi e le tecniche di calibrazione ed allineamento. •  (bb) measurement:Eur.Phys.J.C26:345-355,2003 • Fraction of J/ produced from C:Phys. Lett. B 561, 61-72, 2003 • V0 production cross section: Eur. Phys. J.C29,181-190,2003 Articolo sulla misura della luminosità in preparazione. A. Zoccoli - CSN1, 23 Settembre 2003

  9. Statistica acquisita • Statistiche disponibili per l’analisi dati acquisite nel periodo di run Nov-2002- Feb.-2003. Campioni principali con trigger Di-Leptonico e Minimum BIas. • Di-lepton: 2002 67.767.473 • Di-lepton: 2003 77.155.845 • TOTAL: 144.923.318 • MB:Totale 212.497.067 • Dicembre 02 148.906.774 • Nuovo reprocessing di tutta la statistica appena iniziato • Importante per i risultati finali. Statistiche rilevanti acquisite con trigger Glueball (~ 97x106 ev) e con trigger Hard-Photon (~ 20x106 ev). Dopo le selezioni di data quality. A. Zoccoli - CSN1, 23 Settembre 2003

  10. Di-lepton physical signal Statistica: circa un fattore 40 in più rispetto alla presa dati precedente (year 2000). J/  e+e- J/  µ + µ - N(J/) ~ 100.500 N(J/) ~170.300 Elettroni: ~ 80% statistica totale. MUONI: ~ 100% statistica totale. A. Zoccoli - CSN1, 23 Settembre 2003

  11. Organizzazione dell’analisi • L’attuale struttura del gruppo di analisi volta a finalizzare lavori • di fisica è articolata in working groups (4): • Minimum Bias working group (Coordinatore: M. Villa) • b physics working group • Charmonium working group • glueball working group (Coordinatore: M. Bruschi) • Open charm (abbandonato) Il goal: finalizzare le analisi sui dati 2002/3 (gruppi 1-2-3), definire un nuovo eventuale programma di fisica per il futuro (gruppo 4). Il manpower in questo settore è al momento adeguato, anche se in alcuni casi può divenire critico. A. Zoccoli - CSN1, 23 Settembre 2003

  12. Stato delle analisi Overview delle analisi attualmente in corso: Criteri seguiti: • Stato attuale di ogni singola analisi • Stato del Manpower per arrivare alla pubblicazione • Numero di persone coinvolte nell’analisi • Numero totale di PHD: 27 A. Zoccoli - CSN1, 23 Settembre 2003

  13. Analysis topics: A. Zoccoli - CSN1, 23 Settembre 2003

  14. Alcune considerazioni • Molte analisi in corso  Molti papers possibili • Circa 70 fisici attivi nell’analisi • 27 Tesi di PHD in corso • Manpower critico su alcuni argomenti • Reprocessing dei dati appena iniziato  La maggior parte dei risultati finali nel 2004 • 4-5 analisi abbastanza avanzate  Primi risultati preliminari • Il Goal: ottenere risultati preliminari per fine 2003 o inizio 2004 A. Zoccoli - CSN1, 23 Settembre 2003

  15. Studi sul charmonio • Le differenti analisi sono in fase avanzata e coprono si seguenti punti: • Dipendenza da A della produzione di J/ψ (effetti di soppressione) • Sezione d’urto differenziale di produzione di J/ψ • Studi sulla polarizzazione delle J/ψ • Produzione di c • Studio delle FCNC nel decadimento D0 µµ • Drell-Yan • Produzione di  e  Risultati preliminari per fine del 2003 inizio 2004 A. Zoccoli - CSN1, 23 Settembre 2003

  16. Dipendenza da A • Confronto con i modelli di QCD (CEM, CSM, NRQCD) • Effetti nucleari sui modelli: • Stato iniziale: shadowing, energy loss, pT broadening by multiple scattering • Stato finale: absorption in nuclear matter, co-mover interaction • Parametrizzazione in funzione di  = (xF,pT) HERA-B HERA-B A. Zoccoli - CSN1, 23 Settembre 2003 • NRQCD • Regge theory

  17. Full Di-Muon Sample:Expected Statistical Error HERA-B very preliminary Dipendenza da A Risultati preliminari per il canale muonico (1/10 della statistica). A. Zoccoli - CSN1, 23 Settembre 2003

  18. Produzione di charmonio-I Misura delle distribuzioni differenziali di J/ψ (PT ed xF). J/  e+e- Risultati preliminari: < PT> slope C 1.22 6.4 W 1.29 5.4 Accordo tre elettroni e muoni. Verifica dipendenza da A. Panorama sperimentale non chiaro. J/  µ + µ - A. Zoccoli - CSN1, 23 Settembre 2003

  19. Produzione di charmonio-II Misura della polarizzazione delle J/ψ  Panorama sperimentale non chiaro (nessuna evidenza finora). Polarizzazione Possibilità di misurare la polarizzazione vs PT.  Importante per discriminare i diversi modelli Hera-B: prima indicazione di polarizzazione ? A. Zoccoli - CSN1, 23 Settembre 2003

  20. Produzione di charmonioIII R(c):frazione di J/ψ prodotte da decadimento di c. Risultato HERA-B dai dati del 2000: R(c) = 0.32 ± 0.07. Statistica 2000: ~ 400 ev. Incremento in statistica previsto di circa un fattore 40. Misura R(c) vs A erapporto c1/c2 INOLTRE: misura del rapporto di produzione ψ(2s)/J/ψ. Ris. prelim: 0.019 ± 0.07 Risultato già competitivo con le misure esistenti! A. Zoccoli - CSN1, 23 Settembre 2003

  21. Search for FCNC decay D0µµ Goal: misurare il limite superiore del BR(D0µµ). Trigger di-leptonico (muoni)  detached analysis. Real data: J/ψ MC: D0 Real data: D0 3 ev Limite raggiunto da HERA-B migliore del PDG Misure esistenti:BR(D0µµ) < 4.2 10-6 (PDG 2002) BR(D0µµ) < 2.5 10-6 (CDF 2003) Ottimizzazione e studio dei sistematici in corso. A. Zoccoli - CSN1, 23 Settembre 2003

  22. upstream | downstream l+ J/ z l- B X IW σ(bb): Detached J/ψ Analysis Ricerca di J/ψ staccate del vertice primario. Confronto tra distribuzioni Upstream (no signal) e Downstream (segnali di b). Tagli su Δz e parametro di impatto. J/ψ→µ+µ- J/ψ→e+e- Dopo data quality checks. Chiari segnali detached sul 40% della statistica totale sia in ee che in µµ. A. Zoccoli - CSN1, 23 Settembre 2003

  23. l+ B l- X σ(bb) - II Analisi completata su 1/8 della statistica, primo risultato preliminare: • Attività in corso: • completamento su tutta la statistica dell’analisi • misura della sezione d’urto attraverso i decadimenti semileptonici dei b (statistica attesa qualche decina di ev.) • ricostruzione esclusiva di mesoni B (statistica attesa 5-20 ev.) • studi di tagging e di asimmetria nella produzione di mesoni B e anti-B. 8 < σ(bb) < 38 nb/nucleon In accordo con il risultato del 2000. A. Zoccoli - CSN1, 23 Settembre 2003

  24.  cross section σ() vs s • Completata l’ottimizzazione dei tagli • In corso la produzione MC finale • Studi sistematici sul trigger in corso • Risultato preliminare vicino Hera-B energy →µ+µ- →e+e- A. Zoccoli - CSN1, 23 Settembre 2003

  25. Altre analisi in corso • Studio della parte bassa della distribuzione di massa invariante • Produzione di fotoni ad alto impulso trasverso • Ricerca di nuovi stati (e.g. hcJ/ψπ0) • Doppia produzione di charm (2 coppie cc) • Ricerca di stati esotici che decadono in J/ψ (e.g. J/ψ  oppure J/ψη ) µµ  µµ ee  ee A. Zoccoli - CSN1, 23 Settembre 2003

  26. Analisi su dati MB • V0 cross section • Open charm cross section • Hyperon-antiHyp. prod. • Search for Pentaquark states •  and K* production •  polarization • Inclusive distributions • Total J/ cross section W Ti C K* diff. distribution A. Zoccoli - CSN1, 23 Settembre 2003

  27. D* signals ΔM Open charm cross section D0 signals Il goal: - Misura delle sezioni d‘urto D0, D+, D* e loro dipendenza da A. - Rapporto di produzione (D+/D0) Risultati preliminari già disponibili. e.g. R(D+/D0). 85 % of statistics D+ signals A. Zoccoli - CSN1, 23 Settembre 2003

  28. Hyperon production • Misura sezione d’urto totale e differenziale -, 0(1530) and Ω- • Dipendenza da A e rapporto particella/antiparticella • Ricerca di nuovi stati  e Ω Ξ0 Ξ±π ± - - (All data) Statistica: ~16.200 Ξ± ~1.500 Ξ0 ~960 ± =0.86±0.01 Primi risultati preliminari disponibili ! A. Zoccoli - CSN1, 23 Settembre 2003

  29. Pentaquark production Exotic baryon seen in photo- and Hadroproduction; mass 1.54 GeV; width ≈ 20 MeV + nK+ or pK0s (uudds ; B=+1, S=+1) Segnale a 5σ visto da due esperimenti (CLAS,LEPS). Analisi in corso nel canale pKs. NO signal in HERA-B al momento ! A. Zoccoli - CSN1, 23 Settembre 2003

  30. Milestones Hera-B per il 2003 • situazione al 23/9/ 2003 : • 1/3/2003 Misura rate produzione J/adeguato (~103 J/ ricostruite/ora di fascio)con trigger dileptonico • 1/3/2003 Ricostruzione >5 105 Ks. Misura prelim. (Ks, ) totale e differenziale • 1/3/2003 Inizio presa dati con trigger dileptonico • 1/6/2003 Definizione programma di fisica per gli anni successivi • 1/6/2003 Ricostr. >5 104 J/ ; e c J/ • 1/9/2003 Finalizzazione analisi min. bias 2002 e pubblicazione (Ks, ) • 1/12/2003 Misura (bb) (con >100 eventi bb) e ricostruzione esclusiva di mesoni B 100% 100% 100% ----- 100% 50% A. Zoccoli - CSN1, 23 Settembre 2003

  31. Conclusioni • La presa dati di HERA-B è terminata nel Marzo 2003. Acquisito ~1/8 della statistica prevista.  Obiettivo primario è ora l’analisi dei dati • L’analisi dei dati acquisiti nel 2002/2003 procede bene Il gruppo di Bologna è pesantemente coinvolto. • Il manpower sull’analisi è al momento sufficiente Potrebbe risultare critico in futuro • In corso il nuovo reprocessing di tutta la statistica • Alcuni risultati preliminari già disponibili • Finalizzazione della maggior parte delle analisi nel 2004 • Nuovo proposal in preparazione (verrà sottoposto al PRC del DESY a fine Ottobre) per usare il detector per la ricerca di esotici/glueball. A. Zoccoli - CSN1, 23 Settembre 2003

  32. Richieste finanziarie Le richieste per l’analisi dei dati nel 2004. L’impegno del gruppo è ancora elevato. M.I. 6 k€ M.E. 158 k€ (<1.4 M.U./fte) Consumo 15 k€ A. Zoccoli - CSN1, 23 Settembre 2003

  33. Backup slides A. Zoccoli - CSN1, 23 Settembre 2003

  34. DPE prediction of mass spectrum +- oo 2 4 GeV Fall off above 1.5 GeV is as expected in DPE. A. Zoccoli - CSN1, 23 Settembre 2003

  35. Predicted mass spectrum 280-920 GeV HERA-g WA102 COMPASS Beam mom. 920 450 280 Cross section (mb) All mass 0.336 0.256 0.207 > 1.5 GeV 0.062 0.026 0.009 > 2.0 GeV 0.032 0.007 0.001 > 2.5 GeV 0.015 0.001 --- MC 920 GeV beam energy is clearly better for high-mass studies. Mass (GeV) s(RR)~s-1 , s(RP) ~ s-0.5 , s(PP) ~ const. A. Zoccoli - CSN1, 23 Settembre 2003

  36. Schedula temporale • Settembre 2002: terminato il commissioning del detector • Ottobre-Novembre 2002: effettuato il commissioning del trigger (principalmente del FLT) • 1 Novembre - 19 Dicembre 2002 : presa dati HERA-B per programma di Fisica • 6 Gennaio - 3 Marzo 2003: presa dati. • 3 Marzo 2003: inizio shut-down di 18 weeks. • 10-28 Luglio 2003:start-up HERA • 28/7 – 31/8:3.5 weeks per HERA-B durante bake-out • > 15 Settembre 2003: Lumi operations ?? A. Zoccoli - CSN1, 23 Settembre 2003

  37. Prospettive dell’esperimento • Vista la schedula difficilmente verranno acquisiti altri dati con trigger di-leptonico nel 2003, possibile misure con trigger più semplici: MB, Glueball, Hard Photon • Il manpower dell’esperimento permane molto critico • Necessario l’ingresso di nuovi gruppi/membri • Sforzo ian corso per aggiornare/estendere/modificare il programma sperimentale: Glueball, open charm.  documento in preparazione per il PRC di DESY di Maggio. • Nel HERA-B week a metà Maggio si deciderà l’atteggiamento dell’esperimento a breve termine per il dopo shut-down (presa dati 2003) A. Zoccoli - CSN1, 23 Settembre 2003

  38. TOT(bb) = nb/nucleon Prospettive: sezione d’urto bb Il risultato dai dati del 2000 è stato ottenuto con ~10 J/ detached da un campione di ~10.000 J/ pronte (Eur. Phys. J. C 26 (2003) 3, 331-344). Previsioni 2002/3: • incremento statistica del picco detached in un fattore ~20(100-200 J/ contro le ~10 J/ del 2000 ). • Misura sezione d’urto anche sugli eventi semileptonici • ricostruzione di B esclusivi ~10-20 • errore finale sulla sezione d’urto al 10% E771 E789 A. Zoccoli - CSN1, 23 Settembre 2003

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