g-2 Status report 0.46 ppm stat 0.28 ppm syst A. Tricomi, M.Rescigno, C.Roda

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1 g-2 Status report A. Tricomi, M.Rescigno, C.Roda 0.46 ppm stat 0.28 ppm syst Primo contatto in Settembre. Al CNS1 di Bologna e` stato deciso: - Finanziare alcune richieste affiche` si potessero iniziare a fare le prime misure - Entro i primi sei mesi dell anno primi risulati misure parziali per dare una certa confidenza che gli obiettivi proposti fossero realistici e raggiungibili. - Interazione con i referee per chiarire goal, strategia, sistema e piano dei lavori E989 aim: 0.1 (Stat) 0.1 (syst) if central value stays the same 5/8 σ discrepancy. Le risposte ai referee sono state riassunte in documento con molti chiarimenti. Outline: - Ruolo della componente - Sistema proposto e sue specifiche - Divisione dei lavori e stato dei lavori 11/22/13 C.Roda Universita` & INFN Pisa 1

2 Summary of systematics on Omega_a E989/E821 1/6 1/2 1/4.5 1/2 1/1.5 1/2.5 La sistematica dovuto ad un cambiamento di guadagno nella misura dell energia dei calorimetri era la sistematica dominante in E821. Il goal e` di diminuire fino a 1/6 questa sistematica ed e` qui dove la componente italiana vuole contribuire. 11/22/13 C.Roda Universita` & INFN Pisa 2

3 Effetto di ΔG/G sulla misura di ω a Ee 1.8 GeV Dal fit fi f(t) si estrae ω a pero` N 0, A e Phi dipendono dalla soglia in Energia sugli elettroni rivelati. Se A e Phi variano la misura di ω a e` biassata. E` necessario che A e Phi siano stabili nell intervallo di tempo in cui si vuole fare il fit: µs. (Fill completo e` 2 ms. Ogni 100 microsec il rate cade 0(1)). Alla variazione di guadagno (ΔG/G) contribuiscono: - Effetti di pile-up, migliorati con nuova elettronica e maggiore segmentazione - Effetti dovuti alla variazione del guadagno dei SiPM (elettronica e rivelatore) 11/22/13 C.Roda Universita` & INFN Pisa 3

4 Definizione del goal Le variazioni dovute al pile-up vengono corrette con un metodo data driven. A questo punto vale la seguente relazione: In E821 ΔG/G ~ 0.2% Δω a /ω a ~ 0.1ppm. Per E989: Δω a /ω a ~ 0.02 ppm ΔG/G ~ 0.04% ΔG/G = 0.2% Δω a /ω a ~ 0.1ppm Strategia proposta: Implementazione di un sistema che permetta di controllare il guadagno: ΔG/G = 0.1% Δω a /ω a ~ 0.05 ppm permetterebbe gia` una riduzione di piu` di un fattore 2 rispetto all esperirmento precedente. La incertezza totale (su a_mu) peggiorerebbe solo del 5%. 11/22/13 C.Roda Universita` & INFN Pisa 4

5 Quale sistema 24 stazioni calorimetriche 1296 canali 24+2 punti di monitor della luce LASER Suddivisione del lavoro: UD rivelatori monitoring LNF/NA elettronica di lettura rivelatori monitoring TS caratterizzazione LASER LNF Ottica distribuzione NA elettronica di controllo per il LASER 11/22/13 C.Roda Universita` & INFN Pisa 5

6 Metodo - ΔG/G = 0.1% Utilizzo di un sistema con sorgente LASER per raccogliere dati durante la presa dati e monitorare la risposta delle singole stazioni calorimetriche. Incertezza statistica: Misure raccolte in 30 con rate 10 khz muovendo l iniezione del LASER su 140 punti sui primi 700 µs del fill. Ogni punto raccoglie 1500 misure. Incertezza statistica di ogni punto: 0.04% assumendo risoluzione su ogni misura del 1.5% - non limitata dalla fotostatistica con i parametri di potenza e efficienza previsti per il sistema. Incertezza sistematica 11/22/13 C.Roda Universita` & INFN Pisa 6

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8 Monitoring TS/UD Ogni punto di monitor conterra` 2-3 rivelatori. Proposta per iniziare le misure su un prototipo di sistema di monitoring. Novita` significativa: equipaggiamento con NaI(Am) per calibrare la risposta dei rivelatori di monitoring. In discussione: tipo di amplificazione, dettagli di implementazione molti dettagli dobbiamo ancora chiarirli Il lavoro 11/22/13 e` gia` iniziato C.Roda Universita` & INFN Pisa 8

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10 Monitoring elettronica LNF/NA Novita` significativa: Scheda custom fatta dal gruppo di elettronica di LNF/NA. Si disegna ad hoc e si risparmia. Criticita`: il primo prototipo si aspetta tra sei mesi. Manca per il momento un sistema di calibrazione. Per il momento la lettura dei prototipi si implementa con soluzione commerciale (Amplificatore-Femto+DRS). 11/22/13 C.Roda Universita` & INFN Pisa 10

11 Misure dello sviluppo temporale della risposta del LASER TS/UD Goal: Misura dello sviluppo temporale dell impulso LASER. Primo passo: stabilita` del sistema di misura. E` stato mostrato un setup per iniziare a fare la misura della stabilita` dei rivelatori utilizzando un laser in continua e tecnica eterodina. La maggior parte del materiale e` disponibile. Si aspettano le misure su noise del rivelatore e stabilita` temporale entro la fine dell anno. Criticita`: Non siamo convinti per il momento che questa misura abbia una grossa rilevanza nel contesto dell esperimento (risposta dei SiPM, Shaper?). 11/22/13 C.Roda Universita` & INFN Pisa 11

12 Ottica distribuzione LNF Caratterizzazione della sfera integratrice: coefficiente di attenuazione, allargamento temporale dell impulso, stabilita` temporale dell uniformita` della risposta. Si sta` acquistando il materiale mancante per il setup. Misure per coefficiente di attenuazione e sviluppo temporale per Aprile Novita` significativa: con una CCD si propone di acquisire una misura dell uniformita` di risposta ogni 15msec. Si vuole controllare se l uniformita` e` stabile una variazione di luce diversa per Monitor e Calorimetri porterrebbe un sistematico. Dettagli in discussione. 11/22/13 C.Roda Universita` & INFN Pisa 12

13 Elettronica controllo LASER - NA La scheda permette di pilotare il LASER in tre modalita`: - Generazione di impulsi per misura stabilita` di guadagno (equispazianti in tempo e ampiezza costante); - Generazione di impulsi di ampiezza variabile per calibrazione SiPM - Generazione di impulsi con caratterstiche temporali come la presa dati. Due possibilita` testate parallelamente: - Utilizzo scheda disponibile ML507 VIRTEX5 - FPGA pilotata da µcontrollore Appoggio del servizio elettronico di Napoli. Scelta soluzione per primavera 2014, progetto Estate /22/13 C.Roda Universita` & INFN Pisa 13

14 La componente italiana Consistente crescita del gruppo per il 2014: Napoli R.Di Stefano Univ. Cassino Tot ~5 FTE, 15 persone LNF Carlo Ferrari CNR Pisa Carlo Gabbanini CNR Pisa Andrea Fioretti CNR Pisa Le associazioni sono gia` partite. 11/22/13 C.Roda Universita` & INFN Pisa 14

15 Programma preliminare Per Giugno: Misura noise photodiode e relativo amplificatore, test stabilita` risposta (tecnica eterodina) Test e prototipo sistema di monitoring, dimostrazione stabilita` all 1% (NaI(Am)) Caratterizzazione stabilita` sorgente LASER all 1% Misura della sfera diffusiva (attenuazione, allargamento dell impulso temporale) Elettronica controllo LASER: test due opzioni e scelta 11/22/13 C.Roda Universita` & INFN Pisa 15

16 Sommario: good and bad Good Molti chiarimenti sia su: - Goal del sistema - Come implementarlo - Primi dettagli delle varie componenti e primi piani temporali - Apprezzabile crescita della componente italiana. Bad - Il livello di dettaglio dei test e` ancora molto parziale - Tempistica dell elettronica custom al momento molto critica - L ipotesi di partecipare al TB a SLAC nell estate 2014 con un primo prototipo ci sembra MOLTO critica (sfera diffusiva, bundle di fibre, sistema di monitoring letto con soluzioni commerciali amplificatore Femto+ scheda DRS4. Controllo LASER?). - Non ci convince la necessita` di produrre un sistema per la misura dello sviluppo temporale dell impulso LASER 11/22/13 C.Roda Universita` & INFN Pisa 16

17 Back up 11/22/13 C.Roda Universita` & INFN Pisa 17

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