s
d
n
n
K   
+

1
CSN1:
E. Iacopini,
15 Maggio 2006
• Ultimi risultati di NA48/2
• P326 R&D:
i) I tests previsti nel 2006;
ii) dove siamo con i nostri detectors:
l’odoscopio,
il sistema di veto,
il Gigatracker
2
 Asimmetria Ag nel decadimento
(dati 2003+2004)
 Asimmetria Ag
(dati 2003)
0
nel decadimento
K      
K   


0
0
 Rapporto dei BR Ke3/Km3 (rilevanti per la misura di |Vus|)
 Rapporto dei BR Ke2/Km2 (il cui confronto con la previsione
del MS è rilevante per eventuali segnali di nuova fisica …)
3
Final Result: Charged mode
• New NA48/2 results on direct CP-violating charge
asymmetry in K±3 slopes:
“Charged” mode K±3±
Full data set:
Ag = (1.3 ± 1.5stat ± 0.9trig ± 1.4syst)  10-4
Ag = (1.3 ± 2.3)  10-4
Missione compiuta !
10
Preliminary Result: neutral mode
2g∙Ag∙u
N+(u)
1 + g+∙u
Dg∙u
R(u) =
=
n
≈
n
1
+
=
n
1
+
N-(u)
1 + g-∙u
1 + g∙u
1 + g∙u
g0PDG =0.638 ± 0.020
Supersample
Data
2003
Subsamples
I
22.06-25.07
II
III
Achromat A+
Achromat A–
K+
K–
K+
K–
26
9.06
4.91
7.95
4.55
6.08-3.09
17
6.23
3.47
4.04
2.24
3.09-7.09
4
1.85
1.03
1.89
1.05
Total
47
Total events selected (millions)
48.27
Ag0 = (1.8±2.2stat±1.0trig±0.8syst±0.2ext)  10-4
Ag0 = (1.8 ± 2.6)  10-4
12
Ke2/Km2
×10-5
( K   e n e )
SM
e m
RK 

R
1

D
r

K 
K


( K  m n m )
DRexp / R  2 102
Ke2/Km2
16
H mediated LFV SUSY contributions to RK
A. Masiero: CERN TH seminar 6/4/06
17
Ke2/Km2
Sulla base dei run 2003 e 2004, usando i triggers
(Q1 × ELKr>10 GeV) * L2 (0.504 < Mbox< 0.560 per il Ke2, e
Q1 (downscalato) per il Km2
con opportuni trigger di controllo già individuati
in ≈ 6 settimane (2007 ?) di run a ½ intensità 2003 ed un
duty-cycle del 50%
90 000 Ke2
27 milioni di Km2
0.46% incertezza statistica
La sistematica è dominata dall’incertezza su
 trigger efficiency (
0.27%)
 background subtraction
Ke3
 0
Kmu2
Ke2
Ke2/Km2
Nel 2006, dopo il test run con elettroni
per il Lkr (veto inefficiency),
vorremmo misurare direttamente
il fondo di Kmu2 nella zona di
segnale dei Ke2, mettendo, per esempio,
del piombo davanti a parte del LKr,
in modo da eliminare la componente Ke2
Per questo stiamo richiedendo una
ulteriore settimana di test run con i K.
0.52% totale incertezza sistematica
= 0.52%  0.46% = 0.70 %
≈ 0.3÷0.4% incertezza totale, usando un fascio di K+
19
da 75 GeV/c con Dp/p = 2% ed un maggiore PTkick
… brevissimamente …
20
P-326 Detector Layout
K n n
Gigatracker
+
K+
~11 MHz
75±0.75 GeV/c
800 MHz beam
(KABES)
/K/p
100 mrad of diveergence
n
n
21
Photon Vetoes
23
Photon Veto
From: Ajimura et al., NIMA, in press
P-326 Simulation:
Allowed inefficiency/photon
ANTI
LKR
IRCs,
SAC
E range
Inefficiency
< 50 MeV
1
(0.05, 1) GeV
104
> 1 GeV
105
< 1 GeV
1
(1,3) GeV
104
(3,5) GeV
104  105
> 5 GeV
105
All
106
24
Test beam 2006
Un aspetto cruciale, che deve essere ancora provato riguarda la
possibilità di usare il LKr come veto con inefficienza ~10-5,
per fotoni con energia superiore a 5 GeV e non peggiore di
10-4 fra 3 e 5 GeV.
Il metodo usato per la verifica consiste nell’usare il decadimento
+ 0, però esso è in grado di dare una risposta solo sopra la
decina di GeV e comunque vogliamo validarlo in modo diretto.
Intendiamo quindi verificare l’inefficienza del LKr fra alcuni GeV e
circa 15 GeV usando i fotoni di bremsstrahlung emessi da un
fascetto di elettroni opportunamente diretto, quando attraversano
il materiale attualmente presente prima dello spettrometro
(Kevlar window + elio + le due DCH=1.3% X0)
Il fascio di elettroni monocromatico (Dp/p = 0.1%) considerato25ha
25 GeV di energia e contiene ~ 104 e-/spill.
Kevlar
window
Magnet
Calorimeter
vacuum
eg
Electron beam
(25 GeV/c)
Bremsstrahlung
Dp/p<1‰ !
E0 – Espettr
Drift
chambers
26
Chieste 2 settimane
di test run: ottenuto
dal 2 al 17 Ottobre
27
Inoltre, il CEDAR su H6 …
Test run di funzionamento del CEDAR, da rimettere in linea
(N2, per cominciare …, poi con H2 a 2.8 atm):
25 ottobre - 5 novembre
28
31
Una novità rispetto a settembre:
CHOD
RICHod
Non è stato possibile formalizzare la collaborazione fra noi
ed ALICE per quanto, riguarda l’uso dei Multi glass RPC
…questo motrimonio non s’ha
da fare …
Ci siamo convinti che, da soli, avremmo
impiegato troppo tempo a ”reinventare
la ruota” e quindi, visto anche che non
era nemmeno sicuro che il rivelatore
potesse sostenere il rate nella zona
centrale…
abbiamo deciso di cambiare strada !
34
Ma a che doveva servire l’odoscopio?
35
…un odoscopio lo abbiamo,
di già, ma da solo non basta
perchè la sua
off-line time resolution
è solo di ~ 200 ps …
Usiamo il vecchio odoscopio per il trigger
e, per garantire off-line un tempo
dell’evento che sia molto preciso,
usiamo invece il RICH
il quale, intrinsecamente, è il rivelatore
ideale per questo scopo !
(tutti i fotoni dell’anello sono simultanei …)
36
Con questo, noi NON stiamo ora
proponendoci per costruire il RICH,
ma
assumiamo che questo ci sarà
e vogliamo fare in modo che
possa essere usato per
caratterizzare l’evento anche in tempo,
con una incertezza < 100 ps.
37
Caratteristiche del RICH
Separazione m almeno 3s per impulsi 15-35 GeV/c;
Tank di L=18 m, d=2.4 m;
Radiatore: Neon @1 atm ( n1 = 67×106, 5.6%X0);
Soglia per il  = 12 GeV (15 GeV per piena efficienza);
Specchio con f=17 m (<10%X0);
Due matrici di ~ 1000+1000 fototubi (Ø 16 mm), posti
nel piano verticale, alla distanza focale;
• Fotoelettroni per ring @ b=1: Npe = 3040;
• Track timing < 100 ps.
•
•
•
•
•
•

2.4 m
18 m
OLD NA48
Ch. Hodoscope: track at 200 ps
38
… noi vorremmo prenderci
sia la responsabilità
dell’ elettronica del RICH, i.e
i) HV dei PMT
ii) shaper di front-end
iii) TDC
(nonchè del sistema di calibrazione temporale…)
come la responsabilità della scelta
del tipo di PMT, partecipando per questo
al loro acquisto per circa il 25%
(totale PMT: ≈ 2000)
42
…e veniamo adesso
ai costi …
43
PMT
Hamamatsu
R7400U
Min – Max
wavelengt
h[nm]
R7400U-06
R7400U-04
R7400U-03
Base: 50€
160-650
185-850
185-650
Costo
≈2000 p
310€
360€
250€
Part Number
R7400U-03
Type
Head on
Size
16mm
Active Area Diameter or Length
8mm
Min wavelength
185nm
Max wavelength
650nm
Peak Sensitivity Wavelength
420nm
Cathode Radiant Sensitivity
62mA/W
Window
UV Glass
Cathode Type
Bialkali
Cathode Luminous Sensitivity
70mA/lm
Cathode Blue Sensitivity Index
-
Red White Ratio
-
Anode Luminous Sensitivity
50A/lm
Gain
7.0E+05
Dark Current
0.2nA
Rise Time
0.78ns
Transit Time
5.4ns
Transit Time Spread
0.28ns
Number of Dynodes
8
Applied Voltage
800V
44
HV + TDC + FE
Secondo CAEN, per qualche migliaio di canali
SY1527 + schede A1733N

180 €/canale
TDC (HPTDC): V1290A (100ps)
V1290A (25ps)


35 €/canale
135 €/canale
FE:

20 €/canale
HV:
NINO
Nel nostro caso, 100ps di LSB  30ps di rms a noi vanno bene …
HV+TDC+FE = 180 + 35 + 20 < 250 €/canale
45
Conclusione sui costi globali
del RICHod
Assumendo 2000 PMT, il costo complessivo
di HV+TDC+FE sarebbe di
~ 2000*250€
=
500 k€
da sommare al contributo (25%) per i PMT,
che, assumendo un costo unitario di ~ 400 €,
~ 2000*0.25*400€
… per un totale di
=
200 k€
 700 K€
48
(la previsione per l’odoscopio era di 0.9 MCHF=0.6 M€ ! ...)
Quanto alle richieste per il 2006 …
RICHod:
Laser pulsato per studiare la risoluzione temporale
(da usare poi per la calibrazione del RICH …)
Hamamatsu PLP-10, l=440nm; rep. rate 0 ÷100 MHz
Av. Power @100MHz : 80 mW  ~5×109 fotoni/pulse
13.5 k€
8 fototubi, da provare sul CEDAR, di caratteristiche
diverse quanto a finestra di ingresso e fotocatodo
(R7400U-03; R7400U-04; R7400U-06) con base:
550*8 = 4.5 k€
49
Photon Veto: dove siamo
• La Test-beam facility BFT) in Frascati è stata
equipaggiata ed usata (gennaio 2006), per misure di
risoluzione e linearità per il prototipo “Kloe” e “Protvino”;
• Sono stati stretti contatti con Protvino per la possibile
fornitura dello scintillatore (importanti risparmi possibili …);
• Pronta la simulazione del tagged photon beam per il run di
questa estate (3-11 luglio), per misure dirette di
inefficienza;
• E’ in arrivo il prototipo CKM ed è in costruzione quello
“a spaghetti”, da testare a luglio;
• E’ anche in corso di preparazione il prototipo di SAC.
50
Beam setup @ BTF-LNF
KLOE prototype
Test beam @ LNF
Protvino prototype
20 Pb/Sci tile planes  3.8 X0
Elettroni con energia fra 25 a 500 MeV (750),
gamma taggati di bremsstahlung
Photon Veto: dove siamo
• La Test-beam facility BFT) in Frascati è stata
equipaggiata ed usata (gennaio 2006), per misure di
risoluzione e linearità per il prototipo “Kloe” e “Protvino”;
• Sono stati stretti contatti con Protvino per la possibile
fornitura dello scintillatore (importanti risparmi possibili …);
• Pronta la simulazione del tagged photon beam per il run di
questa estate (3-11 luglio), per misure dirette di
inefficienza;
• E’ in arrivo il prototipo CKM ed è in costruzione quello
“a spaghetti”, da testare a luglio;
• E’ anche in corso di preparazione il prototipo di SAC.
54
Photon Veto: dove siamo
• La Test-beam facility BFT) in Frascati è stata
equipaggiata ed usata (gennaio 2006), per misure di
risoluzione e linearità per il prototipo “Kloe” e “Protvino”;
• Sono stati stretti contatti con Protvino per la possibile
fornitura dello scintillatore (importanti risparmi possibili …);
• Pronta la simulazione del tagged photon beam per il run di
questa estate (3-11 luglio), per misure dirette di
inefficienza;
• E’ in arrivo il prototipo CKM ed è in costruzione quello
“a spaghetti”, da testare a luglio;
• E’ anche in corso di preparazione il prototipo di SAC.
57
CKM prototype
– Request to FNAL to have on loan the CKM prototype
• 2 sectors
• Sandwich 1mm Pb/5mm scintillator (Bicron)
• Readout with Bicron WLS fibers and 8 PMs
– Official request September 2005
• FNAL requested a Memorandum of Understanding
• Sent by INFN to FNAL for signature in April 2006
58
Spaghetti prototype
– Work is progressing to
construct in Frascati a
spaghetti prototype
• U-shaped module with
inner radius equal to
the final minimum
radius
• Fibers arrival due to
complete by end of
June
• Mechanics for mounting
is being completed
59
Photon Veto: dove siamo
• La Test-beam facility BFT) in Frascati è stata
equipaggiata ed usata (gennaio 2006), per misure di
risoluzione e linearità per il prototipo “Kloe” e “Protvino”;
• Sono stati stretti contatti con Protvino per la possibile
fornitura dello scintillatore (importanti risparmi possibili …);
• Pronta la simulazione del tagged photon beam per il run di
questa estate (3-11 luglio), per misure dirette di
inefficienza;
• E’ in arrivo il prototipo CKM ed è in costruzione quello
“a spaghetti”, da testare a luglio;
• E’ anche in corso di preparazione il prototipo di SAC.
61
SAC prototype
– It is planned to prepare a prototype for the SAC detector
• Shashlik technology
• Readout with 4 PMs to be integrated in the NA48 readout
• Plan to test it during the electron run this summer
– Put in front of the Lkr calorimeter
– Send electrons and tagged photons
– We intend to measure its inefficiency during the
test run for the LKr
• In the proposal we assumed 10-6
• It has been recently shown that with a good calorimeter, even
10-4 will be enough
62
Quanto alle richieste per il 2006 …
Veto
completamento acquisto fibre :
costruzione struttura per l’incollaggio :
10 k€ a Pisa
5 k€ a LNF
63
Il Gigatracker: primi tests eseguiti sui rivelatori
Un problema è la resistenza
alla radiazione: sono stati
eseguiti test su diodi irraggiati
con neutroni a Lubjiana
Si tratta di 6 diodi prodotti e
assottigliati a 200 mm da
IRST, irraggiati a Lubjiana nel
reattore di ricerca TRIGA con
neutroni da 1 MeV, a varie
fluenze per riprodurre i
previsti rates a cui il
Gigatracker sara’ sottoposto in
1-10-100 giorni di run.
64
I rivelatori irraggiati
Le misure delle caratteristiche I-V e
C-V durante annealing a 80°C sono
state eseguite al CERN, nel
laboratorio di M.Glaser, dal 24 al 28
aprile ed è in corso l’analisi dei dati.
Nelle immagini: la misura su un diodo enclosed, con
guard-rings multipli, 7x7mm
Una nuova serie di 6 diodi è inserita nella scaletta di irraggiamento con protoni
al CERN per l’inizio di giugno e verrà caratterizzata il mese successivo.
Gigatracker
la tecnologia di R/O: 0.25 vs. 0.13 mm
Vantaggi dello 0.13 mm rispetto allo 0.25 mm:
• Piu' alta integrabilita' (~ x 4)
• Maggiore bandwidth quindi possibilita' di migliore
risoluzione temporale
• Radiation hardness
• Tecnologia in fase sviluppo e dunque disponibile piu` a
lungo nel tempo
• Supporto software per la 0.25 in fase di dismissione
(il design kit non viene più aggiornato da diversi anni) 66
Gigatracker
la tecnologia: 0.25 vs. 0.13 mm
Svantaggi dello 0.13 mm rispetto allo 0.25 mm:
• contratto fra CERN/INFN e fonderia non ancora
perfezionato -> tender per la selezione della foundry
completato entro giugno 2006
• Pochi gruppi nella comunita' usavano la 0.13 mm -> ormai
però diversi gruppi hanno cominciato a sviluppare chip in
questa tecnologia …
• Mancanza di librerie digitali almeno per alcuni dispositivi
-> la libreria e`in fase di progettazione …
• Maggior costo -> rimane !!!
67
Gigatracker
la tecnologia: 0.25 vs. 0.13 mm
Ricordiamo infine che una imprescindibile
esigenza del GT è che abbia una risoluzione
temporale non superiore ai 150 ps (ogni
stazione ~200 ps)
Ed è proprio questa richiesta di velocita' che,
nella tecnologia a 0.25 mm risulta essere al
limite…
Sulla base delle considerazioni precedenti si
e' deciso di procedere scegliendo come
68
tecnologia di base la 0.13 mm
Fusione Prototipo 2006
Nel 2006 si intende procedere con un chip
prototipo con un primo set di building blocks in
0.13 mm:
• Preamplificatore fully differential
• Constant Fraction Discriminator (CFD) fully differential
sia in current mode che in voltage mode
• TDC: oscillatore+contatore+clock diviso per il test di
distribuzione di segnali veloci e valutazione del cross-talk
attraverso il substrato
• Questo dovrebbe avvenire in Settembre o, al peggio, in
Novembre: la data esatta dipende anche dai risultati della gara
per il contratto con la fonderia
La prima opzione, per la quale si sta lavorando, è di sottoporre
un chip da 10 mm2 attraverso Mosis (IBM 0.13 mm, LM
technology) per il 25 settembre o, al peggio, il 27 novembre.
69
Quanto alle richieste per il 2006 …
Gigatracker
Sblocco sj a Torino, per la fusione :
40 k€
70
SPARES
71
Collaboration Strengthening
•
Since January, P-326 has been presented in seminars or conferences
at the following venues:
–
–
–
–
–
–
–
Orsay Open Symposium of CERN Council Strategy Group
Lausanne (EPFL)
KEK
Saclay
Orsay
TRIUMF (Vancouver, Canada)
Munich (MPI)
The project is generally received with interest. However, groups are
waiting for a stronger endorsement from CERN, e.g. conditional
approval of the experiment, before considering to sign up.
•
Contacts with new Austrian Group:
– The Fachhochschule Wiener Neustadt (University of Applied Sciences Wiener
Neustadt) is looking for possible CERN Collaborations (Prof. Erich Griesmayer)
72
A. Ceccucci, SPSC Referees, 2 maggio 2006
Planned Scientific Programme
(MTP June 2005)
Legend:
Approved
Under Consideration
2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010
LHC Experiments
PS and SPS Shutdown
ALICE
ATLAS
CMS
LHCb
TOTEM
Other LHC Experiments
(e.g. MOEDAL, LHCf)
Non-LHC Experimental Programme
SPS
COMPASS
NA48
NA60
Neutrino / CNGS
New initiatives
NA48/3 TP; R&D required
NA60 LoI for cont.
OTHER FACILITIES
AD
ISOLDE
n-TOF Neutron
CAST
DIRAC
Test Beams
HIE ISOLDE
New tgt; add. beamlin
North Areas
West Areas
East Hall
R&D
(Detector & Accelerator)
Rec. Expts.
ILC Expts.
73