ALEPH - Breve Relazione Consuntiva 1999
1. ALEPH : presa dati 1999
Nel 1999 LEP ha raggiunto una energia nel centro di massa di circa 202 GeV, con un brevissimo
run addirittura a 204 GeV, ed ha superato il pur ragguardevole record in luminosità integrata
dell’anno precedente. Sono stati prodotti circa 254 picobarn inversi alle energie nel centro di massa
di 192, 196, 200 e 202 GeV, raccolti da Aleph con una efficienza del 95.6%, la più alta tra gli
esperimenti LEP. Il problema maggiore incontrato durante la presa dati e’ stato causato da una
perdita di fascio nella TPC, avvenuta il giorno 27 Luglio. Questo incidente ha prodotto una
considerevole distorsione di campo nel lato A della TPC stessa, dovuta a un corto circuito nella
field cage causato dal deposito di impurità (una fibra di carbonio poi rimossa durante lo shutdown).
Un run al picco della Z, avvenuto immediatamente dopo l’incidente, ha permesso di calcolare
correzioni di campo che hanno praticamente rimosso l’effetto delle distorsioni, rendendo i dati
successivamente raccolti perfettamente utilizzabili per le analisi di fisica. La statistica raccolta nel
1999 permetterà la misura della massa del W con un errore statistico di 40 MeV, la misura degli
accoppiamenti trilineari dei bosoni di gauge con precisioni assai interessanti e una notevole
estensione della regione esplorata per la ricerca del bosone di Higgs e di nuova fisica.
I Sottorivelatori di responsabilità dei gruppi italiani si sono comportati in maniera eccellente.
All’inizio del 1999, durante lo shutdown invernale, e’ stato riparato il connettore che aveva causato
nell’anno precedente la perdita del 2% circa del readout sul lato Z del rivelatore di vertice al silicio
con lettura su doppia faccia (VDET, sezioni di Bari, Firenze e Pisa). Tale rivelatore e’ stato quindi
completamente funzionante durante la presa dati 1999. E’ continuato lo sforzo per migliorare la
qualita’ e l’affidabilità dell’allineamento dei rivelatori di tracciatura nelle difficili condizioni
dovute al basso rate di LEP II. L’analisi dei dati dei 48 laser di monitoring di posizione delle facce
del VDET, i cui dati sono analizzati dal gruppo italiano, hanno evidenziato un movimento rotatorio
ridotto rispetto al 1998, si e’ quindi ottenuto un allineamento più costante rispetto all’anno
precedente. La risoluzione spaziale e’ risultata essere, come negli anni precedenti, di 8 micron nella
vista r e di 10 micron nella vista z, e l'efficienza di associazione di hit a tracce estrapolate al
VDET e' stata maggiore del 97%.
Per quanto riguarda il calorimetro adronico (HCAL) e le camere dei mu (MUON) di completa
responsabilità italiana (sezioni di Bari e di Pisa, Laboratori Nazionali di Frascati) la presa dati e'
trascorsa in maniera uniforme e con alta efficienza. La stabilità della risposta in energia del
calorimetro adronico e' stata mantenuta attorno all'1% , come da progetto, sfruttando i prodotti da
eventi a due fotoni. L'efficienza di identificazione di isolati e' risultata paragonabile agli anni
passati, ad esempio i decadimenti semileptonici WW in vengono identificati con una efficienza
dell’88%, includendo l’accettanza geometrica, mantenendo una contaminazione del fondo al livello
del 2% .
2. Analisi dei dati
Il 1999 ha visto, come e’ ormai tradizione, un impegno notevole dei fisici di ALEPH che
afferiscono alle sezioni INFN, ed in particolare di dottorandi, postdoc e giovani ricercatori, nelle
analisi di fisica. Tredici articoli pubblicati o in via di pubblicazione su riviste internazionali
contengono risultati di fisica prodotti dai gruppi italiani. Il ruolo svolto dai ricercatori italiani nella
analisi dei dati di ALEPH si riflette nelle responsabilità di tipo organizzativo che sono spesso loro
affidate. Attualmente il coordinamento della fisica del W, della ricerca di supersimmetria, della
fisica adronica e della fisica degli heavy flavour sono di responsabilità italiana.
Le analisi di fisica che hanno impegnato i gruppi italiani hanno riguardato sia il programma di
ricerca svolto LEP 2 che l’analisi dei dati al picco della Z . Per quanto riguarda la fisica a LEP 2 lo
sforzo italiano si e’ sviluppato su due fronti, il primo relativo alla misura della sezione d’urto e
della massa del W ed il secondo riguardante la ricerca di nuova fisica, in particolare di
supersimmetria.
Per quanto riguarda la misura della sezione d’urto di produzione di coppie WW l’analisi dei dati
raccolti alla energia nel centro di massa di 189 GeV ha evidenziato una discrepanza tra le previsioni
teoriche e la misura sperimentale. Questo effetto ha generato un interesse considerevole ed una
serie di studi ai quali i fisici italiani, impegnati sia nella misura della sezione d’urto nel canale
totalmente adronico, che in quello leptonico e semileptonico, hanno partecipato intensamente. E’
stata in particolare sviluppata una tecnica per misurare la sezione d’urto nel canale adronico senza
utilizzare i rivelatori di tracciatura ed e’ stata migliorata la comprensione dell’effetto del fondo a
basso angolo. Ci sono ora considerevoli indicazioni che la discrepanza sia causata da mancate
correzioni teoriche elettrodeboli all’ordine superiore. La misura della massa del W a partire dai dati
raccolti nel 1998 a 189 GeV e’ in via di pubblicazione e ha visto un notevole progresso nella
comprensione degli errori sistematici. Questo progresso e’ particolarmente benvenuto se si
considera la riduzione dell’errore statistico della misura che e’ ora, con i soli dati di Aleph, di 64
MeV. I fisici INFN hanno contributo in maniera considerevole al miglioramento della
comprensione dei sistematici da detector, in particolare in quelli relativi alla ricostruzione in
energia e direzione dei jet. Questo contributo continuera’ con l’analisi dei dati raccolti nel 1999
che, come anticipato, porteranno ad una ulteriore riduzione dell’errore sulla massa.
L'attivita' di ricerca di particelle supersimmetriche e’ stata diretta allo studio degli stati finali da
produzione di squarks, in particolare di stop e sbottom, oggetto di una tesi di dottorato completata
alla fine del 1999. Questa attivita’ e’ stata completata da una analisi tesa alla ricerca di sleptoni,
anch’essa oggetto di una tesi di dottorato completata alla fine del 1999, che ha affrontato aspetti
originale nella ricerca dello stau. Sono inoltre stati studiati stati finali con piccola energia visibile
originati da decadimento di chargini e stati finali tipici di modelli Gauge Mediated Symmetry
Breaking (sleptoni stabili, stati finali con 4 leptoni).
Uno studio particolarmente interessante svolto da fisici INFN ha riguardato la ricerca di top
prodotto singolarmente, uno stato finale permesso solo nell’ipotesi di Flavour Changing Neutral
Currents. Questa produzione e’ cinematicamente possibile oltre i 180 GeV. Un piccolo eccesso,
osservato nei dati a 189 GeV, non e’ stato confermato nei dati raccolti fino a 202 GeV, che
risultano in perfetto accordo con il Modello Standard.
Il notevole aumento della energia nel centro di massa ha permesso il superamento della soglia di
produzione di coppie ZZ e la misura preliminare della sezione d’urto di questo processo fino a 202
GeV. La presenza delle ZZ rende necessario l’utilizzo del b-tagging per la ricerca del bosone di
Higgs. Attualmente ALEPH e' in grado di riconoscere un jet contenente un quark b con una
efficienza dell'80% e con una purezza superiore al 90%. Lo sviluppo di questo strumento ha
permesso di estendere la zona di esclusione per il bosone di Higgs nel modello standard fino a
masse di 105 GeV (95% C.L.) e di incrementare notevolmente lo spazio dei parametri esplorato nel
modello supersimmetrico minimale, come indicano i risultati preliminari ottenuti dai dati raccolti
fino a 202 GeV. L'incremento tipico delle zone di esclusione rispetto alle analisi finali di LEP I e' di
35 GeV, a questo notevole miglioramento, destinato a crescere, hanno notevolmente contribuito i
gruppi italiani sia con lo sviluppo e adattamento del programma di ricostruzione delle tracce che
con il programma finale di analisi.
Il panorama delle analisi svolte dai gruppi italiani e’ completato dalle misure effettuate utilizzando i
dati raccolti a LEP 1 con un programma di tracciatura notevolmente migliorato. Questa analisi
finale sta producendo risultati assai interessanti, in special modo nei canali esclusivi di decadimento
degli heavy flavours, dove sono stati ottenuti incrementi del segnale anche del 50% . E’ in via di
pubblicazione la nuova misura della vita media dei mesoni B+ e B0 che presentera’ il migliore
risultato mondiale relativo ai canali semiesclusivi (ed il secondo in assoluto). Questo risultato e’
oggetto di una tesi di dottorato in via di discussione. Un’altro risultato particolarmente interessante
ottenuto da fisici italiani riguarda la misura della larghezza di decadimento del Bs a vita media corta
(analogo al K0short nel sistema del K) attraverso la ricostruzione di coppie . Va inoltre citata la
misura di violazione di CP effettuata utilizzando decadimenti di B in J/K0 completamente
ricostruiti, che permette una interassante determinazione di sin2 .
Per quanto riguarda gli strumenti utilizzati per l’analisi dei dati va ricordato che alla fine del 1999
e’ stato completato con successo l’upgrade del cluster DANTE che ora dispone anche di una
sezione formata da 8 PC biprocessore con sistema operativo Linux. Su questo nuovo sistema e’
stata effettuata con successo durante la fine di Dicembre una produzione Monte Carlo di circa un
milione di eventi adronici a due fermioni alle energie della presa dati 1999. Il cluster DANTE, che
e’ completato da un robot che permette la gestione di 48 cassette DLT da 20 Gb, da 8 stazioni
UNIX e da circa 500 Gb di disco SCSI, si trova presso la sezione di Pisa e viene acceduto
regolarmente dai vari utenti presso le sezioni e laboratori italiani.
