E. Iacopini CSN1 16/5/05

Violazione diretta di CP in K3
BR(K±±+)=5.57%; BR(K±±00)=1.73%.
“charged”

“neutral”
Kinematic variables
Lorentz-invariants
u = (s3-s0)/m2;
v = (s2-s1)/m2;
si = (PK-Pi)2, i=1,2,3 (3=odd );
s0 = (s1+s2+s3)/3 = 1/3 M2 + m2
|M(u,v)|2 ~ 1 + gu + hu2 + kv2
K±±+ g = −0.2154 ± 0.0035
K±±00 g = 0.652 ± 0.031
|g| >> |h|, |k|

Measured quantity sensitive
to direct CP violation:
Centre of mass frame
u = 2mK∙(mK/3-Eodd)/m2;
v = 2mK∙(E1-E2)/m2.
Slope asymmetry:
Ag = (g+-g-)/(g++g-)≠0
NA48/2
experimental set-up
PK spectra,
603 GeV/c
54
60
magnet
66
K+
K+
BM
beam pipe
K
~71011
ppp
K
Front-end
achromat
• Momentum
selection
z
focusing beams
Second
achromat
• Cleaning
Quadrupole • Beam spectrometer
quadruplet
Beams coincide within ~1mm
all along 114m decay volume
• Focusing
vacuum
tank
1cm
He tank
+ spectrometer
10 cm
not to scale
50
100
200
250 m
Data taking: completato !
2003 run: ~ 50 days
2004 run: ~ 60 days
Total statistics in 2 years:
• K  + − : ~ 4·109
• K  0 0 : ~ 2·108
~ 200 TB of data recorded
Il metodo sperimentale …
In un mondo ideale (trascurando
possibili asimmetrie nei parametri
“quadratici” h, k) basta proiettare il
Dalitz plot sull’asse u, e
Nel mondo reale, però, ci sono
anche le asimmetrie indotte
dall’apparato:
se l’accettanza è la stessa per K+ e K−
1.
Asimmetria nelle accettanze
 R(u) = N+(u)/N−(u) ≈
2.
Dipendenza temporale della risposta
del detector
≈ n∙(1+g+u)/(1+g−u) ≈
3.
Ottica del fascio Charge-dependent
≈ n∙(1+ Δg u)
4.
Caratteristiche dei fasci (posizione,
etc…) dipendenti dal tempo
5.
Campi magnetici spurî
6.
Interazioni charge-asimmetriche
7.
…
per cui, l’eventuale asimmetria
Ag  Δg/2g puo’ essere estratta
con un fit lineare del rapporto
delle due distribuzioni in u .
Strategia della presa dati


Spectrometer magnet polarità (B) invertita su base giornaliera
Beam line (achromat) polarità (A) invertita su base settimanale
Esempio: dal 6 Agosto al 7 Settembre 2003
Week 1
Achromat –
B+ B- B+ B- B+ B-
Week 2
Achromat +
B+ B- B+ B- B+ B-
Week 3
Achromat –
B+ B- B+ B- B+ B-
Week 4
Achromat +
B+ B- B+ B- B+ B-
Achromat –
B+ B-
Achromat +
B+ B-
Week 5
1 giorno
Supersample 1
12 subsamples
Supersample 2
12 subsamples
Supersample 3
4 subsamples
…in un supersample …
le eventuali asimmetrie
left-right del detector si cancellano
usando i 4 rapporti K+/K seguenti
(stessa deviazione dallo spettrometro
nel numeratore e nel denominatore)
RUS=
N(A+B+K+)
N(A+B-K-)
RUJ=
N(A+B-K+)
N(A+B+K-)
RDS=
N(A-B+K+)
N(A-B-K-)
RDJ=
N(A-B-K+)
N(A-B+K-)
Spectrometer
field
Y
X
Beam line: K+ Up
B+
K+
K−
B−
Beam line: K+ Down
• beamline polarity (U / D)
• direction of kaon deviation
in spectrometer (S / J)
Jura
Z
Saleve
…e il resto lo cancelliamo …
usando il quadruple ratio:
R = RUS×RUJ×RDS×RDJ
R(u)=n∙(1+4·g u)
Normalization
Slope difference
Questo è sensibile solo alle asimmetrie left-right dell’apparato sperimentale
(detector+fascio), che variano nel tempo tempo sulla scale
di ~1 subsample (1 giorno  3 ore nel 2003)
Con questa strategia di misura, avremo infatti
Double ratio cancellation of beam geometry difference effects:
K+ and K- both passing through upper (lower) beam line
Double ratio cancellation of rate effects (simultaneous beams):
K+ and K− recorded at the same time
Double ratio cancellation of any detector asymmetry effects:
K+ and K- both illuminating same detector regions.
|V|
Selected statistics 2003
Data-taking 2003:
1.61x109 events selected
K+
even pion
in beam pipe
odd pion
in beam pipe
K-
U
Sistematica I
Beam geometry
Dal MC, la strategia corretta risulta quella per cui l’accettanza geometrica è
definita attraverso una “virtual pipe” più larga di quella reale, centrata sulla
posizione media dei due fasci, funzione del tempo e del momento del K
(larghezze dei fasci ~ 5 mm, soggetti a spostamenti dell’ordine di 2 mm)
Spectrometer geometry
Le DCH sono soggette a spostamenti dell’ordine delle centinaia di microns
durante il run (tre mesi). Questo provoca asimmetrie nella misura
dell’impulso fra + e .
L’effetto viene corretto equalizzando via via le masse ricostruite dei K+ e K−
Sensitivity to DCH4 horizontal shift: M/x  1.5 keV/m
Momentum scale
Si riaggiusta via via, imponendo che le masse ricostruite dei K abbiano il
valore del PDG: Sensitivity to 10−3 error on field integral: M  100 keV
Sistematica II
L1 trigger (2 hits nell’odoscopio):
stable inefficiency ≈ 0.7·10-3 charge-symmetric, piatta in u:
no correction
L2 trigger (online vertex reconstruction, basata sui dati delle DCH):
inefficienza time-dependent (inefficienze locali delle DCH) da 0.2% a 1.8%,
charge-symmetric e piatta in u, entro la precisione della misura con triggers di
controllo:  correzione u-dependent
L2 inefficiency
3x10-3
cut
cut
La correzione
introduce un
errore statistico
a causa della
statistica del
control sample
Risultati dati 2003
Δg×104
(3 analisi independenti)
Conservative estimate
of systematic errors
Effect on
Δg×104
Sample
Raw
Corrected
for L2 eff
Acceptance, beam geometry
0.5
SS0
0.0 ± 1.5
0.5 ± 2.4
Spectrometer alignment
0.1
SS1
0.9 ± 2.0
2.2 ± 2.2
Spectrometer magnet field
0.1
SS2
-2.8 ± 2.2
-3.0 ± 2.5
π  decay
0.4
U calculation and fitting
0.5
Accidental activity
0.3
Trigger efficiency: L2
0.8
Total systematic error
1.3
SS3
2.0 ± 3.4
-2.6 ± 3.9
Total
-0.2 ± 1.0
-0.2 ± 1.3
2
2.2 / 3
3.2 / 3
Ag  Δg/2g = Δg·(-2.321)
(Ford 1972)
Stabilità del risultato …
K(+)/K(-)
R(right)/R(left)
R(up)/R(down)
g
…il MC riproduce
correttamente le
asimmetrie
dell’apparato …
I 4 supersamples
Le asimmetrie
danno risultati
del rivelatore sono
consistenti
Sotto controllo
Le asimmetrie
dei fasci sono
Sotto controllo
Stabilità del risultato …
g x10-4
g x10-4
30
60
20
40
10
20
0
0
-10
-20
-20
-40
-30
-60
-40
-80
40
80
Risultato preliminare:
dati 2003 (CERN Seminar: 1 marzo 2005)
Ag = (0.5 ± 2.4stat.± 2.1stat.(trig.) ± 2.1syst.)×10−4
10-2
|Ag|
Ag = (0.5 ±
3.8)×10−4
• This is a preliminary result, with
conservative systematic errors…
• The extrapolated final statistical error
(2003+2004) is: Ag = 1.6 × 10-4
• 2004 data: we expect smaller
systematic effects (more frequent
polarity inversion and a better beam
steering)
Smith et al. (1975) (“N”)
Ford et al. (1970) (“C”)
HyperCP prelim. (2000) (“C”)
TNF (2004) (“N”)
10-3
NA48/2
C
New
New physics
Hic
physics sunt
SUSY leones
10-4
10-5
SM
10-6
N
CERN Seminar: 31 marzo 2005
4m2
Si tratta di una distorsione (≈ 15%) dello spettro di massa invariante
dei due pioni neutri provenienti dal decadimento K± → ± 0 0,
sotto la soglia di produzione di due pioni carichi.
L’idea iniziale era che, per quel valore di massa invariante
ci dovesse essere un picco dovuto alla formazione del pionio
e alla sua successiva annichilazione in due 0 …
N.Cabibbo (PRL 93,121801, 2004) ha osservato, invece che
doveva esserci una struttura più complessa in quello spettro,
dovuta alla interferenza fra l’ampiezza diretta del decadimento e
quella di rescattering.
g
A  1+ u
2
B
Siccome m   m 0 , il processo con rescattering può
avvenire via una coppia virtuale di pioni carichi, sia
sotto soglia che sopra la soglia s0  (2m ) 2
L’effetto di soglia è descritto da un branch-cut nell’ampiezza
relativa a quel processo, ovvero, detta s la massa invariante
quadra del sistema dei due pioni neutri, si ha
A( s ) + B ( s )
A( s ) + iB ( s )
s  s0
s
s0  s
s
s  s0
s  s0
dove A(s) e B(s) sono funzioni analitiche che descrivono,
rispettivamente, il processo diretto (1) ed il processo con
rescattering (2).
Nel nostro caso, Cabibbo e Isidori (JHEP03 (2005) 021)
dimostrano che risulta
2
(+)
B  i (a0  a2 )m + Mthr
3
(+)
thr
dove M
è l’ampiezza del decadimento del K in tre pioni
2
 s0 mentre a0 ed a2 sono, rispettivamente,
carichi, quando m+
le lunghezze di scattering in onda S ed isospin I =0,2.
La conclusione per noi inattesa
è che dalla forma dello spettro di massa invariante dei due pioni
neutri nel decadimento K± → ± 0 0
a0 – a2
1977: Misura di a0 del gruppo Ginevra/Saclay @ 20%
2003: BNL (E875) estrae a0 al 6% misurando i fattori
di forma nel Ke4 (K →   e )
a0 m = 0.216 ± 0.013(stat) ± 0.002(syst)
DIRAC intende misurare la vita media del pionio @10%
e quindi, essendo
t  40·(a0 – a2)2 · 10-15 s  a0 –a2 @ 5%
NA48/2 vuole misurare a0 con un’incertezza (stat+sist)
a0  0.006, sempre dal Ke4
… ma torniamo ai nostri dati !
Posto al solito
2
M 00
 s0
u
;
2
m+
mK2 + m+2 + m02
s0 
3
se assumiamo solo che
risulti (PDG)
DATA
A = 1 + ½ g0 u
Fit interval:
0.074  Moo2  0.097 GeV2
2 = 13574 / 148 d.o.f.
Mentre, fittando da 13 bins
sopra la cuspide,
2 = 120 / 110 d.o.f.
 ≡ (data – fit) /data, versus Moo2

FIT INTERVAL
N. Cabibbo:
Determination of the a0–a2 Pion Scattering Length
from K+  + decay
PRL 93 (2004) 121801
…con un solo loop di rescattering

2  217 / 147 d.o.f.
N. Cabibbo and G. Isidori:
Pion – pion scattering and the K  3 decay amplitudes
JHEP03 (2005) 021
… e con altri one-loop e
two loops diagrams

2  156 / 146 d.o.f.
Ottimo ! … ma, per caso, c’è qualcos’altro ?
Predizione di formazione del pionio
nel decadimento K+  ++
(Z.K. Silagadze, hep-ph/9411382 v2 24 Nov 1994)
K +  + + pionium
K +  +  +  
 7.4 10
6
…Fissando il contributo del pionio al valore predetto dalla teoria:

2  150 / 146 d.o.f.
Rilasciando il contributo del Pionio: 1.7 ± 0.6 (invece di 1.0)
2  149 / 145 d.o.f. … non c’e grande sensibilità al pionio …
…Comunque, anche se il pionio non è evidente,
per questa strada inattesa,
usando la teoria di Cabibbo-Isidori, otteniamo
(a0 – a2)m+  0.281 ± 0.007 (stat.)
Mentre, da una stima preliminare e conservativa della
sistematica, risulta:
 Escludendo la regione del pionio dall’intervallo di fit
0.008
 Variando la min. distanza fra i fotoni e la particella
carica nel calorimetro a LKr
0.004
 Dalla dipendenza della locazione del vertice di
decadimento lungo l’asse del fascio
0.009
 Dalle differenze K+ / K
0.006
TOTALE (sommando in quadratura)
0.014
… Concludendo, dal “Cusp effect”
(a0 – a2)m+ = 0.281 ± 0.007(stat) ± 0.014(syst)
in ottimo accordo con la Teoria,
infatti Colangelo et al. (Nucl. Phys. B603 (2001), 125)
hanno calcolato, nell’ambito della PT a due loops, che
(a0 – a2) m = 0.265 ± 0.004
a0 m = 0.220 ± 0.005
a2 m = -0.0444 ± 0.0010
NA48/3

P-326
s
K   
+
+
d


Villars 2004
(NA48-Future presented by A. Ceccucci)
From the Villars Report…
CERN-SPSC-2005-010
SPSC-M-730
Febbruary 28, 2005
Region I
Region II
1.5
K+
+

Fiducial region: 60m dal fin.coll.

800 MHz
(/K/p)
10 MHz Kaon
decays
Solo i rivelatori upstream sono esposti
a 800 MHz di fascio (≈6% K) …
•
CEDAR
– To tag positive kaon identification
•
GIGATRACKER
– To track secondary beam before it enters the decay region
•
ANTICOUNTERS
– Photon vetoes surrounding the decay tank
•
Wire Chambers
– Wire chambers to track the kaon decay products
•
RICH
– Ring image Cerenkov, to help in disantangling muons from pions
•
CHOD
– Fast hodoscope to make a tight K- pi time coincidence
•
LKR
– Forward photon veto and e.m. calorimeter
•
MAMUD
– Hadron calorimeter, muon veto and sweeping magnet
•
SAC and CHV
– Small angle photon and charged particle vetoes
K+ momentum: (75.0 ± 0.8) GeV/c
Regione I
Regione II
2
2
0.  mmiss
 0.01 (GeV / c 2 )2 0.026  mmiss
 0.068 (GeV / c 2 )2
P = [15- 35] GeV/c
(2.78 ± 0.02) × 10-2
(14.8 ± 0.1) × 10-2
P = [10 - 40] GeV/c
(3.92 ± 0.02) × 10-2
(21.7 ± 0.1) × 10-2
4×1012 decays/year
@ BR = 10-10
80 events/year !!
16 events/year
But populated by
3 body decays
K+→ +   (BR≈ 8.0 × 10-11 )
+
+0
++
+00
0+
0e+
63 %
21 %
6%
2%
3%
5%
Soppressione:
Veto
cinem. acc.%
-6 kinematics
 PID,
5.10
2.10-6
30
-7 kinematics
g veto,
3.10
2.10-5
20
-6 kinematics
CHV,
10
2.10-5
15
-8 kinematics
g veto,
<10
2.10-5
15
(called
K+problem
No
3) g veto,  PID
(called
se K+e/p
10-3E/P
e3) g<veto,
• Veti il più possibile ermetici e misure ridondanti
sono una necessità assoluta !
… comunque, l’alta energia dei K li semplifica …
bck.
8 (<1)
~1
~1
<<1
<<1
<<1
Al momento, le Istituzioni che si stanno impegnando
nella proposta sono:
CERN
Dubna, Protvino, Mosca
INFN(Fe, Fi, Na, Pg, Pi, To, Rm1)
Mainz
Merced
Saclay
Sofia
J. Engelfried
P. Cooper
Mexico (S.Luis Potosì)
letter
Fermilab
R. Tschirhart
Fermilab
V. P. Obraztov IHEP
Protvino
V.A. Matveev INR
Mosca
Le Responsabilità:
Fe+To (+CERN)
→
Gigatracker
Fi+Pg
→
Charged hodoscope
Pi+Na +Rm1
→ Anticounters (veto g)
Pi (+CERN+altri)
→ Trigger
MAMUD (CERN+Protvino)
CEDAR (CERN+ Pi + To)
DCH a straw tubes (Mainz+Dubna)
KABES (Saclay)
FASCIO (CERN)
SAC+CHV (Sofia+INR)
RICH
Pole gap is 11 cm V x 30 cm H
• To provide pion/muon separation
and beam sweeping.
–Iron is subdivided in 150 2 cm
thick plates (260  280 cm2 )
• Four coils magnetise the iron plates
to provide a
0.9 T dipole field in the beam region
→ 4.8 T m of bending power
• Active detector:
–Strips of extruded polystyrene
scintillator
(1 x 4 x130 cm3)
–Light is collected by WLS fibres
1.2 mm diameter
Coils cross section 15cm x 25cm

 Cerenkov differential counter
 Highly parallel beam
m12  m22


2 p2


K/
Cedar-W
Cedar-N
p (GeV / c )
Straw 2.3m, Ø9.6 mm
Kapton films 12m+25m
Lavoreranno in vuoto !
Perdita di accettanza
dovuta al foro centrale: <10%
4 viste per 6 DCH:
1792 straws/DCH


Must achieve inefficiency < 10-5 to
detect photons above 1 GeV
Advantages:






It exists
Homogeneous (not sampling)
ionization calorimeter
Very good granularity (~2 2
cm2)
Fast read-out (Initial current,
FWHM~70 ns)
Very good energy (~1%, time ~
300ps and position (~1 mm)
resolution
Disadvantages


0.5 X0 of passive material in
front of active LKR
The cryogenic control system
needs to be updated
PbWO4 crystals (CMS)
 Dimension of crystals
2x2x23 cm3
 7 x 7 cm matrix
 ~ 25 X0
 Readout with light
guides and PMT
Element
Cost (MCHF)
Comments
BEAM LINE
0.4
Modified K12 line
CEDAR
0.5
Replacement of photon detectors
GIGATRACKER
2.7
VACUUM
1.0
ANTI
4.2
STRAW TRACKER
2.4
6 straw chambers
MNP33/2
2.5
(1170 + prolongation of He tank)
CHOD
0.9
(0.9)
LKR
2.0
!!!
RICH
4.0
Indication
MAMUD
1.5
Cost of iron ≈0.5 MCHF
SAC, IRC1 & IRC2
0.4
Shashlik or PbWO4
Trigger & DAQ
1.5
TOTAL
24.0 (7.2)
(1.4)
Assuming 0.13 m CMOS technology
Addition of 20 large diffusion pumps
(4.2)
(0.7)
CKM estimate + 40% for the electronics
MGG-RPC
New supervision system and R/O
L0 HW, L1 SW
Gigatracker
0.7-1.0 M€ (assumendo 50% sharing)
Anticounters
2.8-3.4 M€
Chod
0.5–0.7 M€
Trigger
0.5-0.8 M€ (assumendo 40% sharing)
TOTALE
4.5-5.9 M€
(Nella proposta sono quotati 7.2 MCHF = 4.8 M€ )
L’idea è quella di usare Glass Multigap RPCs, sullo stile di
quanto realizzato in ALICE
A questo rivelatore infatti è richiesto di essere efficiente
(>99%) e di avere un’ottima risoluzione temporale (50ps)
in modo da ridurre al massimo la possibilità di associazioni
accidentali fra il pione di decadimento ed il K che lo origina.
R&D necessario, specialmente per verificare la sua capacità di
sostenere il rate di 2KHz/cm2, nella zona interna.
~80 K+  πνν
NIM 533A,74 (2004)
~80 K+  πνν
Gas mixture: C2 F4 H2 (90%),
C4H10 (5%)
SF6 (5%)
4×2 modules, each equipped
with horizontal and vertical
strips, respectively.
With strips 20x1280 mm2
(20 = 19strip + 1 interstrip)
the total number of channel
is 60×4×2 = 480 ( ×2 …)
The estimated material
budget is ≈ 15% X0
2.4 m
ALICE has developed for this precise purpose a low-power
(45mW/ch), fast (1ns peaking time) front-end
amplifier/discriminator (NINO).
The input is low impedance (40-75 ohms), differential and the
output standard is an open-collector LVDS
(Low Voltage Differential Signal), able to drive a 100 ohm line.
The output width goes from 2 to about 20ns, according to the
input charge (+10ns, if needed): the width is used for off-line
slewing correction.
NINO can respond to another signal immediately (few ns)
after the end of a previous signal (almost no dead time).
The estimation is made by rescaling the cost of the
ALICE Detector (from 160 m2 to ≈ 12 m2):
this should be considered as an upper limit, due to the fact
that our strip-design reduces the number of channels per m2.
In the case of ALICE: ≈ 75 kCHF/m2
For NA48/3 (12 m2)

900 kCHF (600k€)
…and this cost is comprehensive of tooling, FE electronics,
LV, HV, Gas system, cables and connectors.
Questo rivelatore deve consentire di
vetare i 0, con massima inefficienza
tollerabile ≈ 10-7, ovvero, mediamente,
dell’ordine di 10-4 o meglio sul singolo
fotone.
Naturalmente, la capacità di veto dipende
dall’energia del g e l’effetto complessivo
richiede un’integrazione sull’accettanza,
nonchè la combinazione con il segnale dal
LKr, il SAC e gli IRC.
Soluzione alla CKM
•
•
•
•
•
•
1mm Pb/5 mm scintillatore (+WLS fiber)
80 layers, 16 X0
13 corone circolari di 16 settori (22.50)
Superficie totale vista dai fotoni: 28 m2
Superficie totale di Pb e Sci: 2270 m2
Lunghezza delle fibre per la raccolta di luce:
220 Km
• 13 x 64 = 832 fototubi
• Montaggio tra due sezioni del tubo a vuoto
• Estrapolazione da CKM
• Pb: 23 €/m2
• Scintillatore: ≈ 100 €/dm3
• Fibre: 1.€/m
–
–
–
–
–
–
–
–
Valutazioni in K€
Scintillatore
1150
Piombo
50
Fibre
250
Fototubi
500
Supporti
400
HV
200
Readout
250
– Totale
2800 K€
Rext = 1100 mm
Rint = 880 mm
Soluzione “alla KLOE”
• 0.5mm Pb/ 1mm fibre scintillanti
• Spessore 24 cm  20 X0
• 13 corone circolari, in U o in anello
(da studiare)
• Superficie totale del Pb: 5600 m2
• Lunghezza delle fibre: 4100 Km
• 96x13=1248 fototubi
• Quotazioni usate
• Pb: 14 €/m2
• Fibre: 0.4€/m
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Valutazioni in K€
Fibre
1600
Piombo
100
Fototubi
600
Supporti
600
HV
250
Readout
300
– Totale
3450 K€
Premessa tecnica:
Il progetto Gigatracker consta di 2 stazioni di
Pixel posizionate lungo il percorso del fascio di P326,
piu' precisamente nella regione del secondo
achromat, dove il fascio viene deviato di -40mm in
direzione verticale e riportato in posizione dopo
circa 6 metri.
Le due stazioni di pixel dovranno misurare la
posizione e il tempo di passaggio delle particelle del
fascio. Dalla seconda stazione e da una terza
equipaggiata con una FastTPC (KABES) ci si attende
la misura della direzione di tali particelle,
minimizzando la deviazione dovuta al multiple
scattering.
La dimensione del fascio alle stazioni di pixel e' di
36x48mm2, con un rate massimo di 1.9MHz/mm2,
0.6MHz/mm2 in media, e in totale circa 1 GHz, di cui
solo circa il 6% sono K+.
Le informazioni dal Gigatracker dovranno permettere la
coincidenza di un + visto nel rivelatore (tempo dal hodo
e direzione e momento dallo spettrometro) con un K+
passato nel GT.
Questo impone ai pixel risoluzioni, sia spaziali che
temporali, molto stringenti:
t~100ps,
p/p <0.5%,
q ~15rad
mantenendo minimo il materiale posto su fascio
(X0<<1%).
12.32m
fascio
rate ~1GHz
maggior parte
, solo 6.5% K
final collimator,
decay volume,
detector
6.05m
40mm
Pixel2
86.731m
from T0
Pixel 1
80.681m
from T0
Kabes
99.051 m
from T0
87m
Ch1
204.850m
from T0
- Ottimizzazione spessore:
300m Si: 100 (chip) + 200 (rivelatore)
150 (chip) + 150 (rivelatore)
supporto
segnale!
Da testare: segnale, fragilita', danneggiamento da radiazione
(~12 Mrad in 100 gg)
- Ottimizzazione dimensioni pixel
sX= 200 (300) m /√12 -> sX= 58 (87) m,
MultSc Si spessore 200m~13rad
 sxMSP1= 13*6.05 ~80m
V pixel size  mom resol (P1,P2) ( sX√2 & sxMSP1 )/40mm
 200m (300) = 0.3% (0.4%)
H pixel size  Angular resol(P2,K3 skab=80m)
(sX & skab ) /12.3m & sMSP1
 200m (300) = 15rad (16rad)
≈35000 canali/stazione
Simulation results (+ 0)
Contributions to
the missing mass
resolution
2
miss
m

P 
PK 
2 
2
 m  1 
+
m
1


P
P
q

 K  K
K 
P
P
 

K 

2
Pixels 300×200 m good enough…
Per la realizzazione dell'elettronica di lettura dei rivelatori
a pixel si stanno considerando due opzioni tecnologiche :
la CMOS 0.25 m e la CMOS 0.13 m.
La tecnologia 0.25 m è ben conosciuta e caratterizzata nei
suoi aspetti di prestazioni analogiche e di
radiation tolerance ed i costi sono relativamente contenuti.
Di contro le prestazioni che offre potrebbero non essere
sufficienti per quanto richiesto dall'esperimento.
La tecnologia 0.13 m, le cui prestazioni sarebbero
certamente superiori, è attualmente in fase di
caratterizzazione, per quanto riguarda le prestazioni
analogiche e la tolleranza alle radiazioni.
Trattandosi di una tecnologia di punta, i costi però sono
superiori di un fattore ~4 rispetto alla 0.25 m.
Parte rilevante del costo globale delle stazioni di pixels viene
quindi dal tipo di tecnologia (CMOS 0.13m o 0.25m) che
sara' necessario utilizzare:
- se in 0.13m: 1.935 M€, di cui 970 k€
per i 2 eng. runs previsti
- se in 0.25m: 1.065 M€, di cui 250 k€
per i 2 eng. runs previsti
Il rate di traccia singola passa dall’attuale MHz a circa 20 MHz
(10 dal dec. del K e 7 dall’alone del fascio): occorre un trigger di L0
che tagli almeno un fattore 10, e poi usare triggers soft, in modo da
essere il più possibile flessibili, per adattarsi facilmente alle esigenze
che emergeranno ...
Data la scala dei tempi, si ritiene di dover cercare di limitare al massimo
lo sviluppo di soluzioni ad hoc. Si cercano quindi soluzioni già realizzate
p.es. per LHC, con hardware commerciale (PC), stile LHCb a ALICE.
Lo schema attuale prevede dunque un trigger hardware semplice di
livello L0, capace di ridurre il rate sotto il MHz (rate di L1 in LHCb …),
seguito da una farm di PC che lavorano sull’informazione completa,
circa 150 000canali (100 000 dai pixels, 13500 dal LKr e 15000
dalle DCH) a ridottisima occupazione (principalmente TDC).
~80 K+  πνν
SPARES
+
+
K →
 : Stato dell’arte
hep-ex/0403036 PRL93 (2004)
AGS
Stopped K
~0.1 % acceptance
BR(K+ → +  ) = 1.47+1.30-0.89 × 10-10
•Twice the SM, but only based on 3 events (→2.4) …
E391a@PS-KEK
•First dedicated experiment to search for KL→ 0 
•SES~ 3 10-10
•Based on pencil kaon beam and photon vetoes
Scheduled for ~100 days KEK PS beam in 2004
This is a Stage I project for further study at J-PARC
KOPIO@BNL
• Aim to collect 60 KL→ 0 
events with S/B~2
(Im lt to
15%)
• Measure as much as possible
– Energy, Position and Angle for each
photon
• Work in the Kaon Center of Mass
– Micro-bunched AGS beam
– Use TOF to measure KL momentum
• Start construction in ?
No Beam pipe !!!
Four views
X,Y,U,V
per chamber
beam
KABES principle: TPC + micromegas
E drift
Tdrift2
Micromegas
Gap 50 μm
Micromegas
Gap 50 μm
Operated @ Edrift=0.83kV/cm
Tdrift1
Tdrift1 + Tdrift2 = 750ns
E drift
48 strips with 0.8 mm pitch
Very low discharge probability
~80 K+  πνν
Ring at correct position
-K separation as expected:
4000
Tagging eff.
≈ 90%
3 mm
+

+
3500
K
Number of entries
3000
Misident. prob.
< 1%
2500
Diaphragm 1mm
2000
1500
1000
500
0
90
92
94
96
98
100
102
104
106
Radial distance of g at diaphragm [mm]
108
110
• Siamo di fronte alla fortunata combinazione di un
caso di fisica importante, che può essere affrontato
con un acceleratore già esistente, usando le
infrastrutture (i.e. civil engineering, hardware, …) di
un esperimento in chiusura
Vogliamo comunque
sottolineare che questa
iniziativa NON è una mera
continuazione di NA48,
bensì un NUOVO PROGETTO,
che rinasce da quelle ceneri …