q E g - Agenda INFN

Stato dell’esperimento MEG
Collaborazione MEG
Marco Grassi – INFN Pisa
Indice
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CSN1 - 30/03/2010
Run 2008
Run ed analisi 2009
Preparazione run 2010
Conclusioni e prospettive
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Run 2008
Primo run con il rivelatore completo
Commenti in retrospettiva
Anno terribile per alcuni rivelatori
- Basso Light yield dello Xenon
- Instabilita’ delle camere
- Difficolta’ di calibrazione del DRS2
- APD non utilizzabili a livello di trigger
Anno cruciale per la definizione delle procedure di analisi
- Completamento degli algoritmi di ricostruzione
- Blind likelihood
- Normalizzazione
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Run 2008
Tutta la collaborazione ha lavorato intensamente e
coerentemente fino a Aug 2009 su tre obbiettivi :
1) Analizzare a pubblicare i dati raccolti
- BR(m -> e g ) < 2.8 x 10-11 (90% C.L.)
accettato da Nucl.Phys.B
- presentato in CSN1 a settembre
2) Risolvere i problemi dell’apparato
- le camere sono state tutte aperte e riparate
- elettronica APD rifatta
- disegno del DRS4
3) Operare il rivelatore in condizioni stabili
- Xenon puro
- Camere stabili
- Nuova elettronica indipendente dalla temperatura
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Rivelatori 2009
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Calorimetro LXe
Il nuovo sistema di purificazione in fase liquida e’
stato installato ed usato
• Oxysorb
• pompa silenziosa a basso input di calore
Ulteriore pompa per
migliorare le condizioni di
vuoto prima del riempimento
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LXe – light yield
- Light yield atteso
- Stabile entro il sistematico
del 2008
- ”Facile” da trattare
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LXe – separazione alpha/gamma
Separazione /g data da diversi
tempi di emissione luminosa
Q/A
A
Q
Trigger eventi  a fascio acceso
• Eff   90%
• Contam. fascio <20%
• Soppressione online del fondo di 3
ordini di grandezza
Raggiunto l’atteso

g
g

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LXe – guadagno dei PMT
Osservati due instabilita’
• Perdita di guadagno media del 0.1% al giorno se fascio acceso
• Variazione istantanea proporzionale all’illuminazione ~ 2%
2008
changed HV
MEG
2009
MEG
CEX
CEX
Maggior stress del sistema durante i run 0
Impiego dei molti metodi di calibrazione
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•
•
Guadagni misurati frequentemente
Eventi LED durante presa dati MEG
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LXe – guadagno dei PMT
Commenti
L’effetto e’ ben tenuto sotto controllo grazie ai molti sistemi di
calibrazione di MEG
La perdita del del 0.1% al giorno non pone problemi per condurre
l’esperimento fino al termine nel 2012
Eventuali sventure saranno prontamente esposte alla CSN1
Tracciatore DC
•Intenso lavoro per comprendere e risolvere il problema di instabilita’
•Trovato nei “via” della carta di distribuzione delle HV
•Tutte le camere sono state riparate tra Feb e Lug 2009
dettagli nella presentazione di D. Nicolo’
Hit map 2008
2009
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TC bars
secondo specifiche T < 100ps
APD
Run 2008 stabile
ampl (V)
TC – contatori per i positroni
• Shaping lungo (160ns) per i digitalizzatori
Shutdown 2009 sostituzione elettronica
• Shaping corretto (50ns)
N2 bag
time (10 ps)
US TC
Fibre
Barre
APD
Problema di integrazione
loop di massa
schermaggi
Rumore sulle camere
Risolto nello shutdown 2010
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Run 2009
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Run di fisica
1) Estensione di ~1 mese ad altro esperimento (Muonium Lamb shift)
2) Ridotto beam setup
• Muon degrader cambiato durante il run
3) Installazione DRS4 piu’ lunga
• ok con linearita’ e dipendenza temperatura
• difficolta’ col timing tra chip
Run 2009 piu’ corto ma piu efficiente
Start
Run 50180
2009-10-29 11:27:59
End
Run 64482
2009-12-22 11:25:33
Total ‘wall clock time’ (WCT)
4 669 056 s
~ 54 d
Total ‘beam ON time’ (BOT)
4 119 567 s
(88% of WCT)
Fractions:
MEGT / BOT
81.6 %
(running MEG when beam on)
LT / WCT
81.5 %
(DAQ livetime fraction)
LT/BOT
66 %
(livetime fract when beam on)
6/25/2017
Trigger report ...
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Aspettative sul run 2009
L’analisi dei dati 2009 e’ in corso. Puntiamo a pubblicare in luglio.
La comprensione del rivelatore al Feb 2010 e’ cosi riassunta:
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Analisi 2009 (Febbraio)
Sigma
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Likelihood
analysis
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Aspettative sul run 2009
L’analisi dei dati 2009 e’ in corso. Puntiamo a pubblicare in luglio.
Con un campione di decadimenti 2.5 volte superiore (preliminare) e
con le risoluzioni al Feb 2010 (molto preliminari)
stimiamo, in caso di assenza di segnale,
BR(m -> e g ) < 6 x 10-12 (90% C.L.)
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Aspettative sul run 2009
L’analisi dei dati 2009 e’ in corso.
Nel 2009, rispetto al 2008,
• abbiamo avuto un rivelatore stabile,
• e’ stato installato il nuovo digitalizzatore DRS4 (con linearita’
estesa, rumore piu’ basso, ma con minore risoluz. temporale)
• l’efficienza globale di trigger e’ salita a 87% (era 66%)
• la simulazione dell’apparato e’ sempre piu’ fedele
pertanto ci attendiamo ulteriori miglioramenti.
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LXe energia
Il contributo del rumore e’ ridotto
0.4% (2008) -> 0.25% (2009)
La risoluzione in energia (sigma) a 52.8 Mev e’
migliorata
2.0% 3.0% 4.2% (2008) -> 1,95% (2009)
Z >2cm 1-2cm 0-1cm
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LXe – spettro - timing
L’accordo con il MC e’ buono
Il timing e’ stabile (campione di radiativi)
Leggermente peggiore al run 2008
2008
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2009
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TC -Time Resolution
Le risoluzioni sono leggermente peggiori
risptto al 2008
• Calibrazioni DRS non terminate
• Adeguate al run 2009
2009
2008
Il TC risulta stabile stabile
TRG – progressi
Observable
Run 2008
Run 2009
Run2010 (goal)
ΔEγ/Eγ (%)
8.9 ± 0.1
7.5 ± 0.1
7
%saturation
50
23
Eγ threshold (MeV)
40 ± 1
44 ± 1
eγ (%)
> 99.5
> 99.5
δTeγ (ns)
3.8 ± 0.1
3.1 ± 0.1
ε(Teγ ) (%)
> 99.5
> 99.5
δzTC (cm)
7.1 ± 0.1
5.5 ± 0.1
2.5
ε(Θeγ ) (%)
66 ± 2
88 ± 1
95
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Run 2010
CSN1 - 30/03/2010
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Preparazione run 2010
Fascio stabile da fine Aprile
Uso esclusivo di E5 fino al 23/12
E’ in corso la preparazione del rivelatore per il nuovo run
- Sostituzione di tre camere con i fogli catodici degradati (alta
corrente nera)
in corso
- Timing del DRS4 peggiore rispetto al DRS3. Test delle
calibrazioni e metodi alternativi.
in corso
- Eliminazione del rumore indotto dagli APD sulle DC
fatto
- Fascio di positroni (diffusione Mott su C) monocromatico e di
energia variabile per calibrare e misurare la risoluzione delle DC
targhetta pronta, fascio da maggio
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Preparazione run 2010
- Generatore di neutroni per calibrazione a 9 MeV in consegna al
PSI 08/04
- Nuovo schema di lettura del DAQ per passare da 83% a 97% di
tempo vivo
test in maggio
Stimiamo in 6.5 mesi il periodo utile di presa dati MEG, con una
statistica 4 volte superiore a quanto acquisito sinora
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Prospettive
Ottimizzazione della finestra di analisi
likelihood in configurazioni asimmtriche
Con le risoluzioni note al Feb 2010 **
estrapoliamo in TRE anni di presa dati un
limite di :
Prima di proporre qualunque upgrade vogliamo runnare in condizioni
stabili e finali
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Richiesta sblocchi
Abbiamo ottenuto dal Comitato Scientifico del PSI l’uso esclusivo
del fascio per tutto il 2010
Richiediamo pertanto lo sblocco del sj, con piccole correzioni
rispetto a quanto previsto a settembre
assegn speso
GE
LE
PI
PV
RM
CSN1 - 30/03/2010
54.5
16.0
151.0
31.5
54.0
307.0
28.0
7.9
47.0
2.0
13.6
fte
shift
task
3.5
1.0
10.3
2.3
3.9
18.5
5.0
54.0
12.0
20.5
110.0
13.0
4.0
5.0
tot
31.5
9.0
60.0
11.0
20.5
22.0 132.0
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Commenti finali
I dati raccolti nel run 2008 sono stati pubblicati, nonostante
le difficolta’ dell’apparato
Il run 2009 e’ stato condotto con il rivelatore prossimo alle
condizioni finali, l’analisi e’ in corso e alcuni progressi sono
gia consolidati
Il run 2010 sara’ nelle condizioni finali di apparato e con il
pieno set di strumenti di calibrazione. Sara’ il primo anno di
acquisizione stabile.
Le prospettive per il run completo dell’esperimento, basate
sulle conoscenze attuali dei rivelatori, sono state fornite
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Spare
Sistemi di calibrazione
Grande attenzione posta nei molti sistemi di calibrazione
TC
LXe

LED
CW lines
0gg
n-generator
LASER
QE e lR e lAss
gain
stab. unif.
resol. refer.
energy stab
timing stability
LASER
CW lines
0 ge+ ecosmic m
m  e nn
timing stability
Dt stability,
Dteg offsets
Z alignment
Resolution, TimeWalk
DC
LXe-DC-TC
m  e nng
Dt resolution
0 ge+ e-
Dt offsets
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m  e nn
pe resolution
30
LXe: calibrazione PMT
Alpha Efficienze quantiche
Lunghezza di attenuazione
σ2
• In liquido e gas
Q
LED
Guadagno
• Segnali LED a varia intensita’
• Npe~ 2
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Acceleratore CW
L’acceleratore Cockcroft-Walton e’ stato installato per
monitorare e calibrare l’esperimento
Bersaglio per i protoni tetraborato di litio
– Litio: alto rate, fotoni di alta energia
– Boro: due fotoni di bassa energia e coincidenti temporalmente
Reaction
Peak energy
peak
g-lines
Li(p,g)Be
440 keV
5 mb
(17.6, 14.7) MeV
B(p,g)C
163 keV
2 10-1 mb
(4.4, 11.7, 16.1) MeV
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Calibrazione con π0
Processo di scambio carica
-p0n
0 gg
q
54.9 MeV < E(g) < 82.9 MeV
0
ge+
Eg
0
Eg
Eg
170o
175o
e-
Bersaglio a idrogeno liquido da 124 cc
–
–
–
Raffreddata a elio liquido
Stabile: 1.3% RMS, 6% max
Autonomia: 1 dewar ogni 42 ore
q
g
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Calorimetro ausiliario
a NaI
–
–
Segmentato
Mobile sull’angolo
solido del LXe cal.
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Strategie di analisi
Il software di analisi offline e’ robusto, facile da usare
ed adeguato alle esigenze di MEG
Analisi basata su Blind Likelihood
– PDF per fondo accidentale misurate dai dati
– PDF per segnale derivate dalle risoluzioni
– PDF per fondo correlato da simulazione dell’apparato e dagli
eventi di RD
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Album foto
NaI
CW
COBRA
TC
Offline
cluster
lcmegxx
Trigger
Online
cluster
LXe
megonlxx
DC
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DRS
digitizer
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RD event display
CSN1 - 30/03/2010
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Fascio di μ
Separatore
elettrostatico
COBRA
Solenoide di
trasporto
Quadrupoli
Intensita’ (μ-stop/s)
• Low
2.5 x 106
• Normal 3.2 x 107
• High
8.6 x 107
CSN1 - 30/03/2010
•
•
•
•
Caratteristiche
P = 27.7 MeV/c
ΔP = 0.3 MeV/c
σX = 9.5 mm
σY = 10. mm
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