Recenti risultati dell'esperimento KLOE e prospettive di misura in KLOE-2
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- Olimpia Antonietta Gallo
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1 Recenti risultati dell'esperimento KLOE e prospettive di misura in KLOE-2 Società Italiana di Fisica 100 Congresso Nazionale A. Passeri INFN Roma Tre (a nome della collaborazione KLOE) Pisa Settembre 2014 A.Passeri KLOE results 1
2 KLOE: 14 anni di fisica KLOE ha raccolto dati alla f-factory DAFNE negli anni e , integrando 2.5 fb -1 alla f e 240 pb -1 a s=1 GeV: ~ K S K L ; ~ K + K - ; ~ 10 8 h decays L eccellente qualità dei dati ha permesso di effettuare misure di precisione in molti campi: - BR e vite medie dei K - Vus e unitarietà della matrice CKM - Test di meccanica quantistica - Violazione di CP e CPT - Sezione d urto adronica a bassa energia - Fisica adronica e modelli QCD non perturbativa - Fisica g g - Ricerca di dark forces A.Passeri KLOE results 2
3 Un campione di dati ancora molto fertile: Articoli 2014: (in blu quelli oggetto di questa presentazione) Test of CPT and Lorentz symmetry in entangled neutral kaons. Search for light vector boson production in e + e g Measurement of the absolute Branching Ratio of the K (g) decay The transition form factor F fh from f h e + e - Search for dark higgstrahlung processes PLB730 (2014) 89 PLB736(2014) 459 Accepted by PLB Submitted to PLB quasi finale Molte analisi attualmente ancora in corso, fra cui 6 tesi di dottorato. A.Passeri KLOE results 3
4 QCal B=0.5 T Il rivelatore KLOE Large volume Drift Chamber (13K cells, He gas mixt.) : 4m-, 3.75m-length, all-stereo s p /p = 0.4 % (tracks with q > 45 ) s hit x = 150 m (xy), 2 mm (z) s vertex x ~1 mm s M ~ 1 MeV Pb-SciFi Calorimeter ( barrel + endcap, 15 X 0 depth, 98% solid angle coverage) : Interaction region: Instrument quadrupoles, Al-Be spherical beam pipe s E /E = 5.7% / E(GeV) s T = 54 ps / E(GeV) 50 ps PID capabilities mostly from TOF A.Passeri KLOE results 4
5 I mesoni K sono prodotti a KLOE in uno stato quantico puro 1 -- La propagazione ed il decadimento dei due K avviene in modo «entangled»: CPT d 0 Modelli generali di Standard Model Extension (Kostelecky) prevedono la violazione di CPT e dell invarianza di Lorentz come conseguenza di processi di nuova fisica che avvengono alla scala di Planck. Il parametro d dipenderebbe da un vettore Da che seleziona una direzione assoluta nello spazio: A.Passeri KLOE results 5
6 La dipendenza da una direzione assoluta richiede di usare come riferimento le coordinate celesti per eliminare la dipendenza dalla rotazione terrestre A.Passeri KLOE results 6
7 Il processo f KK permette di ricostruire l andamento di I(Dt) La precisione della ricostruzione dei vertici di decadimento è cruciale: fit cinematico globale, taglio sull acollinearità dei K, richiesta che i vertici siano interni alla beam pipe per minimizzare la rigenerazione. K ordinati in momento ed analizzati in 8 diversi intervalli angolari e di tempo sidereo. Fit contemporaneo agli 8 diversi andamenti di I(Dt) (192 punti) A.Passeri KLOE results 7
8 Il risultato di KLOE (PLB730, 2014,89) costituisce la migliore precisione ottenuta attualmente per Da nel settore dei quark. A.Passeri KLOE results 8
9 Misura assoluta di BR(K (g)) Ultimo tassello mancante nella campagna di misura assoluta a precisioni<1% dei BR di tutti i decadimenti dominanti dei Kaoni effettuata da KLOE. (L ultima misura diretta risaliva a CHIANG, PRD6 (1972) 1254, senza informazioni sul cutoff radiativo usato). K ± selezionati in un emisfero dai decadimenti in n o ± 0. Vertice di 2 tracce richiesto lungo la linea di volo del K opposto. Il segnale mostra un picco nella massa mancante al vertice ricostruito, mentre il fondo è «piatto»: A.Passeri KLOE results 9
10 Segnale estratto con fit ai dati usando le forme di segnale e fondi desunte dalla simulazione: Errori sistematici valutati su campioni di controllo per effetti di ricostruzione, K tag, efficienza, tagli, volume fiduciale, vita media del K + A.Passeri KLOE results 10
11 Risultato finale BR(K (g)) A.Passeri KLOE results 11
12 Il fit globale a (1-SBR KLOE ) tenendo conto della dipendenza dei BR da t K± fornisce χ 2 /ndf = 0.24/1 (CL=0.63) A.Passeri KLOE results 12
13 Ricerca di mediatori di dark forces Molte osservazioni astrofisiche (PAMELA, ATIC, Hess, FERMI, AMS ) hanno indotto diversi teorici a postulare l esistenza di un settore di gauge molto debolmente accoppiato con le particelle conosciute, e denominato «dark force». Il settore «oscuro» sarebbe mediato da un bosone di gauge leggero, denominato U boson (con m U < 2 m proton ), debolmente accoppiato al fotone. Il parametro di mixing U-g è stimato valere e 10-3 KLOE può studiare tre processi di produzione del bosone U: f h U Dark Higgsstrahlung PLB 720 (2013) 111 PLB 736 (2014) 459 Quasi finale A.Passeri KLOE results 13
14 Il canale e + e - Ug μ + μ - g Campione di 240 pb -1 raccolti nel 2002 Si richiede un fotone «invisibile», con θ g <15 : alta statistica da processo ISR I fondi da FSR e dal decadimento della f sono molto soppressi Separazione / dalla variabile trackmass, ottenuta imponendo la conservazione del quadrimpulso Nessun picco appare: A.Passeri KLOE results 14
15 e 2 Nessun segnale osservato finora. I dati di KLOE permettono di escludere una larga area nello spazio dei parametri L analisi preliminare nel canale eeg, con fotone osservato a grande angolo, permette di estendere i limiti nella regione di basse masse, fino a 2 MeV. e 2 A.Passeri KLOE results 15
16 Il fattore di forma di transizione F fh Osservabile rilevante per la fisica adronica, legata all accoppiamento mesone-fotone: Ricavabile anche dalla produzione dei mesoni nel canale gg (programma di KLOE-2). Misura necessaria per dirimere inconsistenze nella descrizione di decadimenti adronici col modello VMD. Utile anche per il calcolo dei limiti alla massa del U-boson nel canale f h U Misure esistenti molto imprecise (errore 50% da SND). Il canale f h e + e - con h 3 π 0 viene selezionato in KLOE richiedendo: 2 tracce cariche di segno opposto 6 fotoni «pronti» Una massa di rinculo rispetto ad e + e - nella regione di M h Fondi da f hg con conversione e da f K S K L vengono rigettati da specifiche selezioni basate su topologia, cinematica e tempo di volo di e + e - Anche la misura nel canale f h e + e - è quasi completata A.Passeri KLOE results 16
17 Risultato di KLOE su F fh e BR(f he + e - ) arxiv: submitted to PLB A.Passeri KLOE results 17
18 L elevata statistica consente anche di estrarre F fh in funzione di M ee. I valori sono tabulati nell articolo e disponibili per studi teorici A.Passeri KLOE results 18
19 Il programma KLOE-2 Un sostanziale upgrade di DAFNE con lo schema crab waist ha dato risultati molto promettenti nel test del Su questa base il progetto KLOE-2 puntava a raccogliere almeno 20 fb -1 con un rivelatore fortemente migliorato nella parte di tracciamento e nella regione a piccolo angolo. I primi test con KLOE inserito nell ottica di macchina hanno portato nel 2012 a scalare il programma di KLOE-2 su una statistica minimale di 5 fb -1. A.Passeri KLOE results 19
20 A.Passeri KLOE results 20
21 A.Passeri KLOE results 21
22 Tutti gli upgrades sono ora installati ed in fase di commissioning A.Passeri KLOE results 22
23 Test run «lungo» (20h) 2/7/14 EC rates kept <400 khz Still high T2 rate > 8 khz DC ON all the run (trips successfully recovered by Automatic RC) Positron beam lost few times 1.5 x peak L 3.5 pb -1 integrated A.Passeri KLOE results 23
24 Malgrado nel 2014 il tempo di run di DAFNE sia stato fortemente limitato da problemi esterni e indipendenti dai LNF, i test effettuati a fine luglio sono incoraggianti: 29 July - Hourly integrated luminosity L peak = cm -2 s -1 L 1h = 432 nb -1 L day > 10 pb July low background conditions all detetectors ON and all DAQ chains on disk Duration T2 rate 1h 40m 6 khz e current max 800 ma e+ current max 800 ma Hot rates max 400 khz Peak lumi 1.14 x Integrated lumi 350 nb -1 (210 nb -1 /h) A.Passeri KLOE results 24
25 Conclusioni Il campione di dati raccolto da KLOE offre ancora molte opportunità di misura che non possono essere eseguite altrove. Un gruppo ancora consistente e ricco di giovani sta lavorando su questi dati I nuovi rivelatori che integrano KLOE in KLOE-2 sono installati e pronti a funzionare con il fascio. I vecchi rivelatori di KLOE reggono ancora una campagna di acquisizione dati Gli ultimi test effettuati con DAFNE in collisione indicano che l obiettivo di integrare stabilmente almeno 10 pb -1 /day è alla nostra portata. I prossimi mesi saranno cruciali per il prosieguo del programma KLOE-2. Sono state concordate con DAFNE alcune milestones intermedie che permetteranno di monitorare l evoluzione positiva del progetto. A.Passeri KLOE results 25
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