zoccoli_risultati_herab - INFN

Stato
dell‘esperimento
HERA-B
A. Zoccoli
Università and INFN - Bologna
A. Zoccoli - CSN1, 23 Settembre 2003
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
 Richieste finanziarie
 Conclusioni
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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 attualmente su fascio, integro e spento.
Nessuna attività sul rivelatore è permessa.
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Stato dell’esperimento-II
Questo permetterà un eventuale uso futuro del 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.
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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 ?
Trigger on events with
the entire central
system in the forward
spectrometer and
nothing elsewhere
Rapidity Gaps
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x1 = 1-1
s
1
2
Mx2 = 12s
x2 = 1-2
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
+-
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 Invariant Mass
(GeV)
Conclusions
The HERA-B detector is ready and available.
The yield in a 107 sec experiment is orders-ofmagnitude 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 [email protected]
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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.
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Statistica acquisita
Statistiche disponibili per l’analisi dati acquisite nel periodo di
run Nov-2002- Feb.-2003. Campioni principali con trigger DiLeptonico e Minimum BIas.
Di-lepton: 2002
Di-lepton: 2003
TOTAL:
67.767.473
77.155.845
144.923.318
MB:
212.497.067
148.906.774
Totale
Dicembre 02
Dopo le selezioni di
data quality.
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).
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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 A.totale.
MUONI: ~ 100% statistica totale.
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Organizzazione dell’analisi
L’attuale struttura del gruppo di analisi volta a finalizzare lavori
di fisica è articolata in working groups (4):
1)
2)
3)
4)
5)
Minimum Bias working group
b physics working group
Charmonium working group
glueball working group
Open charm (abbandonato)
(Coordinatore: M. Villa)
(Coordinatore: M. Bruschi)
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.
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Stato delle analisi
Overview delle analisi attualmente in corso:
STATUS of the ANALYSIS
A
B
C
D
E
G
P
S
T
Z
Preliminary studies in progress
Editors, referees assigned
Analysis note available
Paper Draft available
Paper submitted
Paper published
Pending, no recent progress
Shelved after preliminary studies
Thesis topic, Not suitable for publication
Abandoned after preliminary studies
Criteri seguiti:
- Stato attuale di ogni singola
analisi
- Stato del Manpower per
arrivare alla pubblicazione
- Numero di persone coinvolte
nell’analisi
Manpower for Publication
1 Sufficient Manpower available
2 Critical manpower situation
3 NOT possible for lack of manpower
Numero totale di PHD: 27
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TOPIC
Analysis
topics:
Status
Working
people
A-Dependence of J/ production
A-Dependence of c production
Production of c and J/ 
Production of  (2s) and J/ 
J/ differential distribution and
Polarization
Diffractive production of J/
Search for exotic decay via J/ X
Search for the FCNC decay D0µµ
A2
A2
A1
A1
A2
5
1
8
3
4
A2
A2
B1
2
2
3
Hard Photon production
µµ BR
Study of low mass pairs
Drell-Yan studies
Double Charm production
A-Dependence of  (2S) production
B1
P
P
A2
S
Z
2
Inclusive BBbar cross section
B1
5
Exclusive B reconstruction
B semi-leptonc dec\ay
Upsilon cross section
A2
A2
A1
1
2
2
K*(892) differential cross section
 differential cross section
D+/D0 production ratio, open charm cross
section
V0 differential cross section
Hyperon/antyhyperon production
Lambda polarization
Single particle distributions
Pentaquark production
Bose-Einstein correlations
A2
A2
B1
2
2
5
A1
A1
A2
P
B1
A2
2
2
2
Referee
Editors
W. Hofmann
Y. Zaitsev,
M. Medinnis
H. Kolanoski S. Shuvalov
1
2
2
1
T. Knoepfle,
A. Spengler
M. Villa,
S. Masciocchi
A. Schwartz,
G. Zech
B.Schwingenheuer,
P. Krizan
H. Albrecht
T. Knoepfle
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Glueball and double pomeron production
A1
9
M. Bruschi,
P. Schlein
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
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Studi sul charmonio
Le differenti analisi sono in fase avanzata e coprono si
seguenti punti:
 Dipendenza da A della produzione di J/ψ
 pA   pN
(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
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
A
Dipendenza da A
HERA-B
HERA-B
 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)
• NRQCD
• Regge theory
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Dipendenza da A
Risultati preliminari per il canale muonico (1/10 della
statistica).
Full Di-Muon Sample:
Expected Statistical Error
HERA-B very
preliminary
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Produzione di charmonio-I
Misura delle distribuzioni differenziali di J/ψ (PT ed xF).
J/  e+e-
Risultati preliminari:
C
W
J/  µ + µ -
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< PT>
1.22
1.29
slope
6.4
5.4
Accordo tre elettroni e
muoni.
Verifica dipendenza da A.
Panorama sperimentale
non chiaro.
Produzione di charmonio-II
Misura della polarizzazione delle J/ψ
 Panorama sperimentale non chiaro (nessuna evidenza finora).
dN
  (1   cos 2  )
d cos 
Polarizzazione
Hera-B: prima indicazione
di polarizzazione ?
Possibilità di misurare la
polarizzazione vs PT.
 Importante per
discriminare i diversi modelli
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Produzione di charmonio
III
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 e rapporto c1/c2
INOLTRE: misura del rapporto di produzione ψ(2s)/J/ψ.
Ris. prelim:
0.019 ± 0.07
A. Zoccoli
Settembre 2003
Risultato già competitivo
con- CSN1,
le 23misure
esistenti!
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.
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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).
J/ψ→µ+µTagli su Δz e parametro di impatto.
upstream | downstream l+
IW
z
B
J/
l-
X
J/ψ→e+eDopo data quality checks.
Chiari segnali detached sul 40%
della statistica totale sia in ee che
in µµ.
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σ(bb) - II
Analisi completata su 1/8 della statistica, primo risultato preliminare:
Attività in corso:
8 < σ(bb) < 38 nb/nucleon
In accordo con il
risultato del 2000.
 completamento su tutta la
statistica dell’analisi
 misura della sezione d’urto
B
attraverso i decadimenti
semileptonici dei b (statistica
attesa qualche decina di ev.)
B
 ricostruzione esclusiva di
mesoni B (statistica attesa 5-20
ev.)
 studi di tagging e di asimmetria
nella produzione di mesoni B e
anti-B.
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l+
lX
 cross section




Completata l’ottimizzazione dei tagli
In corso la produzione MC finale
Studi sistematici sul trigger in corso
Risultato preliminare vicino
→µ+µ-
→e+e-
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σ()
vs s
Hera-B
energy
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/ψ π0)
 Doppia produzione di charm (2 coppie cc)
 Ricerca di stati esotici che decadono in J/ψ
(e.g. J/ψ  oppure J/ψ η )
µµ   µµ
ee  ee
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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
K0s
0
0
Published
(2000 data)
~ 10 k
~2k
~ 1.1 k
Expected in
2002/03
~3000 k
~ 600 k
~ 300 k
W
Ti
C
K* diff.
distribution
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Open charm cross section
D0 signals
85 % of statistics
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).
D+ signals
D* signals
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ΔM
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 !
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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 !
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Milestones Hera-B per il 2003
situazione al 23/9/ 2003 :
1) 1/3/2003
Misura rate produzione J/ adeguato (~103
J/ ricostruite/ora di fascio) con trigger dileptonico
2) 1/3/2003
Ricostruzione >5 105 Ks. Misura prelim. (Ks, )
totale e differenziale
3) 1/3/2003
Inizio presa dati con trigger dileptonico
4) 1/6/2003
Definizione programma di fisica per gli anni
successivi
5) 1/6/2003
Ricostr. >5 104 J/ ; e c J/
6) 1/9/2003
Finalizzazione analisi min. bias 2002 e
pubblicazione (Ks, )
7) 1/12/2003
Misura (bb) (con >100 eventi bb) e
ricostruzione esclusiva di mesoni B
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100%
100%
100%
----100%
50%
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.
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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€
Consumo
15 k€
(<1.4 M.U./fte)
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Backup slides
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DPE prediction of mass spectrum
+

oo
2
4 GeV
Fall off above 1.5 GeV is as expected in DPE.
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Predicted mass spectrum 280-920 GeV
HERA-g
Beam mom. 920
MC
WA102
450
COMPASS
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 ---
Mass (GeV)
920 GeV beam energy is
clearly better for high-mass
studies.
(RR)~s-1 , (RP) ~ s-0.5 , (PP) ~ const.
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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 ??
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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)
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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).
14
6
(stat) 7 (syst) nb/nucleon
TOT(bb) = 3212
E771
E789
Previsioni 2002/3:
 incremento statistica del picco
detached in un fattore ~20 (100200 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%
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