L esperimento NA48. Ermanno Imbergamo

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1 Perugia - 14 Aprile 2003 INFN, seminari di gruppo I On behalf of the NA48 Collaboration

2 Un po di storia NA31 pubblica il risultato Re(ε /ε) =(23.0 ± 6.5) 10 4 E731 pubblica il risultato Re(ε /ε) =(7.4 ± 5.9) : NA48 proposal 1997: Inizio presa dati Re(ε /ε) : Presa dati Re(ε /ε) Settembre 1999: Tre giorni di presa dati speciale dedicata ad altre misure proposal NA48/1 2000: Si danneggia l apparato sperimentale NA48/1 prima fase. 2001: Completamento presa dati Re(ε /ε) 2002: NA48/1 seconda fase. 2003: NA48/2

3 La misura di Re(ε /ε) Definizione operativa della misura: Se i decadimenti K S, K L ππ sono raccolti contemporaneamente e nella stessa regione fiduciale allora R = N(K L π 0 π 0 ) N(K S π 0 π 0 ) / N(K L π + π ) N(K S π + π ) 1 6 Re(ε /ε) 10-4 NA31 E731 KTEV(96,pub.) KTEV(96-97,prel.) NA48(97-99) NA48(2001) NA48 ε, /ε Articolo conclusivo su Phys.Lett. B544:97-112,2002

4 I due fasci K L e K S 12 ~ protons per spill Bent cristal SPS spill length : 2.38 s Cycle time : 14.4 s Proton momentum : 450 GeV/c K L Target Ks tagging station 7 Muon sweeping ( ~3. 10 protons per spill) Ks Target Last collimator K anticounter S (AKS) K S 7.2 cm K L Decay Region (~ 40 m long) not to scale! 0.6 mrad NA48 Detector ~ 120 m ~ 120 m I decadimenti K S e K L vengono distinti impiegando la stazione di tagging I 4 modi di decadimento sono ricostruiti nella stessa regione di decadimento

5 NA48: Il rivelatore Muon veto sytem Hadron calorimeter Liquid krypton calorimeter Hodoscope Drift chamber 4 Anti counter 7 Helium tank Drift chamber 3 Magnet Drift chamber 2 Anti counter 6 Drift chamber 1 Kevlar window K L,S π + π spettrometro magnetico (σ x,y 90 µm) tempo della traccia da un odoscopio (σ t 200 ps) K L,S π 0 π 0 Calorimetro elettromagnetico quasi-omogeneo a Liquid Krypton: alta ganularità (13212 celle 2 2 cm 2 ) geometria proiettiva

6 Il gioiello di NA48 Una fotografia del calorimetro elettromagnetico

7 Le prestazioni del calorimetro σ = 1.1 MeV Mass π 0 Risoluzione in energia: σ(e) E = 3.2% E 0.10 E 0.5% Risoluzione in tempo: σ γ (t) < 300 ps Entries Mean RMS UDFLW OVFLW E / 32 Constant.1226E+06 Mean E-01 Sigma Risoluzione in posizione: σ x,y < 1.5 mm

8 Lo spettrometro magnetico 2 DHC + 1 magnete + 2 DHC 265 P t kick dal magnete VISTA V VISTA U VISTA Y VISTA X 4 viste per camera ɛ vista = 99.5% NA48 CAMERE A DERIVA FASCIO 120 cm Risoluzione in impulso: σ(p) p 0.5% p% Risoluzione in posizione: σ vertice x,y 2mm σ hit x,y 90µ

9 Triggers Energy peaks -> trigger π 0 π 0 trigger Informazione dalle celle del LKR Processamento in pipeline Efficienza: ± 0.02 % Reconstructed showers Hits in scintillator fiber hodoscope π + π trigger Livello 1: + Energia in KLR + HAC > 35 GeV + Topologia a due tracce nell odoscopio + Due tracce nella prima camera Livello 2: Calcolo on-line del numero di vertici e della massa invariante π + π Latenza di 100 µs Efficienza: ± 0.05% Online reconstructed mass (Ks beam) Entries / 16 Constant Mean Sigma MeV

10 Verso NA48/1 NA48 può produrre un numero enorme di K S e K L ed iperoni 48 ore di presa dati speciale nel 1999 hanno mostrato: Decadimento NA48 (1999) Risultati pubblicati K L Evt. BR Evt. BR π 0 γγ 2558 (1.36 ± 0.05) (1.7 ± 0.1)10 6 (KTeV) π + π e + e 1337 (3.1 ± 0.2) (3.5 ± 0.6)10 7 (KTeV) e + e e + e 132 (3.7 ± 0.4) (3.7 ± 0.3)10 8 (KTeV) e + e µ + µ 19 1 ( )10 9 (E799I) e + e γγ 492 (6.3 ± 0.5) (5.84 ± 0.35)10 7 (KTeV) e + e γ 6864 (1.06 ± 0.05)10 5 (NA48) K S Evt. BR Evt. BR π + π e + e 921 (4.3 ± 0.4) (4.5 ± 0.8)10 5 (NA48) γγ 149 (2.6 ± 0.4)10 6 (NA48) π 0 e + e < < (NA31) Ξ 0 Evt. BR Evt. BR Σ + e ν (2.7 ± 0.4)10 4 (KTeV) Λγ 497 (1.9 ± 0.2)10 3 (NA48) Σ 0 γ 380 (3.7 ± 0.5)10 3 (NA48)

11 Le fasi di NA48/ NA48/1 fase di test (48 ore) ppp ( 200) d impulso di 450 Gev/c Duty cycle dell SPS 2.4s/14.4s no fascio KL K S decadimenti del K S ricostruiti 2000 NA48/1 prima fase (40 giorni) ppp d impulso di 400 Gev/c Duty cycle dell SPS 3.2s/14.4s No spettrometro magnetico no AKS decadimenti del K S ricostruiti 2002 NA48/1 seconda fase (90 giorni) Duty cycle dell SPS 5.2s/16.8s ppp d impulso di 400 Gev/c Sì spettrometro magnetico (e nuovo read-out) ottimizzazione del collimatore di fascio decadimenti di K S per pacchetto di protoni

12 NA48/1: Casi di interesse (I) IL DECADIMENTO K S π 0 e + e Importante in vista della misura di BR(K L π 0 e + e ): L ammontare di violazione indiretta è legata al parametro a s della χpt Il parametro a s può essere misurato BR(K S π 0 e + e ) a s 2 Allo stato attuale: Miglior risultato (NA48, 2001): BR(K S π 0 e + e ) < (90%CL) (PDG: BR < (90% CL) NA31, 1993) 7 eventi attesi nel 2002 con un fondo K S π 0 πd 0 stimato (MC) di < 0.3 events

13 NA48/1: Casi di interesse (II) IL DECADIMENTO K S γγ È calcolato con precisione del 5% all ordine O(p 4 ) della χpt NA48/1 ha trovato una discrepanza del 30% dalla predizione χpt Allo stato attuale: Miglior risultato (NA48, 2002): BR(K S γγ) = [2.78 ± 0.06(stat) ± 0.02(MCstat) ± 0.04(syst)] 10 6

14 Casi di interesse (III) IL DECADIMENTO K S π 0 π 0 π 0 Violazione di CP, parametrizzata da η 000 = A(K S π 0 π 0 π 0 ) A(K L π 0 π 0 π 0 ) Allo stato attuale: Experiment Re(η 000 ) Im(η 000 ) BR(K S π 0 π 0 π 0 ) Barmin et. al 0.08 ± ± 0.27 < % CL CPLEAR 0.18 ± ± 0.20 < % CL SND < % CL NA48 ha raccolto nel Re(η 000 ) e Im(η 000 ) più precisa. 3π 0 /cτ S eventi per una misura di

15 NA48/I Casi di interesse IV π + π - invariant mass [GeV/c 2] La targhetta KS e anche sorgente di iperoni Nel 2002 presa dati con fascio molto intenso. Misure passate sono state migliorate e nuove iniziate Alto rate d accidentali dai decadimenti KS Λ pπ Anti- π + π - Trigger KS π +π Λ p π Momentum ratio p+/p-

16 NA48/I Casi di interesse IV I DECADIMENTI della Ξ 0 Decay Risultati pubblicati Ξ 0 Evt. BR Σ + e ν 176 (2.7 ± 0.4)10 4 (KTeV) Λγ 31 (1.9 ± 0.4)10 3 (NA48) Σ 0 γ 17 (3.1 ± 0.7)10 3 (NA48) pπ (90% CL) (SPEC) Inoltre: Misura precisa di M(Ξ 0 ) controllo del mass plitting fra i membri dell ottetto SU(3) test dell approccio della teoria al calcolo delle masse PDG (NA48): M(Ξ 0 ) = ( ± 0.06 ± 0.2 )MeV/c 2 Fattori di forma dal decadimento β diretto analogo a n pe ν, studio della violazione della simmetria di sapore PDG (KTEV): g 1 /f 1 = 1.32 ± ±0.05 no rottura SU(3) Determinazione del KCM parametro V us Misura di BR(Ξ 0 Σ + e ν e ), indipendante dalla determinazione di V us

17 Contributi del gruppo di Perugia (I) Hardware: disegno e costruzione dell odoscopio di trigger, del pretrigger (livello 0 del trigger carico) e dell odoscopio neutro; sistema di lettura PMB; disegno del tagger; contributo alla costruzione del calorimetro e alla sua elettronica di lettura. Analisi: aspetti dell analisi di Re(ε /ε) ; studio di decadimenti rari; controllo del funzionamento dei rivelatori di responsabilità di Perugia.

18 Contributi del gruppo di Perugia (II) Tesi di laurea: M. Piccini: Studio dei K L prodotti in associazione a K S nel fascio neutro dell esperimento NA48 del CERN (a.a ) E. Imbergamo: Studio del decadimento del mesone neutro K 0 in una coppia di fotoni nell ambito dell esperimento NA48 (a.a ) G. Lamanna: Studio del decadimento K L π 0 π 0 γγ nell esperimento NA48 del CERN (a.a ) Tesi di dottorato: M. Piccini: Studio del decadimento β dell iperone Ξ 0 nell esperimento NA48 (in corso)

19 Contributi del gruppo di Perugia (III) Analisi in corso: M. Piccini: Studio del decadimento β dell iperone Ξ 0 E. Imbergamo: Studio del decadimento radiativo dell iperone Ξ 0 A. Michetti: Studio dei decadimenti K S πlν M.C. Pertucci: Studio del decadimento K S π 0 π 0 γγ