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Stato dell‘esperimento HERA-B

Stato dell‘esperimento HERA-B. A. Zoccoli Università and INFN - Bologna. Riunione CSN1 Assisi, 21 Settembre 2004. Outline. Stato dell’esperimento Overview delle attività di analisi Richieste finanziarie Conclusioni. Stato dell’esperimento (Sett.03).

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Stato dell‘esperimento HERA-B

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  1. Stato dell‘esperimento HERA-B A. Zoccoli Università and INFN - Bologna Riunione CSN1 Assisi, 21 Settembre 2004 A. Zoccoli - CSN1, 21 Settembre 2004

  2. Outline • Stato dell’esperimento • Overview delle attività di analisi • Richieste finanziarie • Conclusioni A. Zoccoli - CSN1, 21 Settembre 2004

  3. Stato dell’esperimento (Sett.03) Risultato dei meeting del PRC del DESY e della Collaborazione HERA-B nel Maggio 2003: • Visti i problemi di manpower all’interno della Collaborazione e la difficoltà ad ottenere un adeguato beam-time per il 2003/2004 è stato deciso di terminare la presa dati dell’esperimento HERA-B Si completa così il programma sperimentale di HERA-B • La Collaborazione ha deciso quindi di concentrarsi completamente sull’analisi dei dati acquisiti nel 2002/2003. Il DESY ha assicurato il proprio supporto per i prossimi anni. • Il Detector è attualmentesu fascio, integro e spento. Nessuna attività sul rivelatore è permessa. A. Zoccoli - CSN1, 21 Settembre 2004

  4. Stato dell’esperimento II Presentate due nuove proposte al PRC di Ottobre-03 per usare il rivelatore: 1) HERA-g, a new experiment for glueball & hybrid studies at DESY with the HERA-B detector 2) An experiment to study CP violation and mixing in the D system (abbandonata quasi subito) A Febbraio 2004 il Direttorato decide di non supportare la proposta sulle glueball in quanto non compatibile con i programmi del laboratorio (nonostante il parere favorevole del PRC sul programma scientifico). A. Zoccoli - CSN1, 21 Settembre 2004

  5. Stato dell’esperimento-III • La collaborazione si concentra completamente sull’analisi dei dati acquisiti. • Oragnizzazione articolata in working groups: • Minimum Bias working group • b physics working group (Coordinatore: M. Villa) • Charmonium working group • glueball working group (Coordinatore: M. Bruschi) • Si prevede di terminare le analisi nel 2005  Supporto del DESY • Smontaggio apparato cominciato nello shut-down Agosto-Settembre 2004.  Continuerà nello shut-down del 2005 A. Zoccoli - CSN1, 21 Settembre 2004

  6. ~ 177,000 J/σ= 44 MeV/c2 ~ 3000 (2S) Il campione di dati Data Sample Statistiche disponibili per l’analisi dati acquisite nel periodo di run Nov-2002- Feb.-2003: • 210 M minimum bias events • 150 M di-lepton trigger events (~300 000 J/ψ) • 35 M hard photon trigger events • 60 M “glueball” trigger events Electrons e+e- Muons ~ 108,000 J/ σ= 64 MeV/c2 /  ~ 1600 (2S)

  7. Most advanced analyses A. Zoccoli - CSN1, 21 Settembre 2004

  8. Other ongoing analyses • A-Dependence of J/ψ production • Production of cc and J/ψ • J/ψ differential distribution and Polarization • Search for exotic decay via J/ψ X • Study of low mass pairs • Exclusive B reconstruction • B semi-leptonic decay • V0 differential cross section • Hyperon/antihyperon production • JET production • BEC studies  About 20 topics under investigation. A. Zoccoli - CSN1, 21 Settembre 2004

  9. Alcune considerazioni • Molto lavoro svolto • Riprocessati tutti i dati acquisiti • Monte Carlo production • Ancora circa 40 fisici attivi nell’analisi • ~30 Tesi di PHD sui dati acquisiti • Manpower critico su alcuni argomenti • Risultati preliminari su molti argomenti:  Molte presentazioni a conferenze • 2 analisi terminate (1 paper published, 1 submitted) Il Goal: finalizzare le analisi in corso entro il 2005 A. Zoccoli - CSN1, 21 Settembre 2004

  10. Studi sul charmonio • Le differenti analisi sono in fase avanzata e coprono si seguenti punti: • Dipendenza da A della produzione di J/ψ (effetti di soppressione) • Sezione d’urto differenziale di produzione di J/ψ • Studi sulla polarizzazione delle J/ψ • Produzione di c • Studio delle FCNC nel decadimento D0 µµ • Drell-Yan • Produzione di  e  Risultati preliminari disponibili, finalizzazione nel 2004-2005. A. Zoccoli - CSN1, 21 Settembre 2004

  11. 18 evt 3 evt 6 evt Search for FCNC decay D0µµ Goal: misurare il limite superiore del BR(D0µµ).  Test dei modelli supersimmetrici, MSSM predice circa 10-7. HERA-B result: BR(Do) < 2.0 x 10-6 (90% cl) hep-ex/0405059 Phys. Lett. B 596, 173 (2004) Previous limit: CDF: BR(Do)< 2.5 x10-6 Phys.Rev. D 68 (2003) 091101 Best upper limit, but now BaBar is coming into the game ….. A. Zoccoli - CSN1, 21 Settembre 2004

  12. J/ψ Differential Distribution vs pT Broad coverage in pT HERA-B 80% of e+e- sample

  13. J/ψ A-dependence Power-law parameterization: Solo run con fili di C e W in contemporanea (per ridurre i sistematici). Parametrizzazione più usata:  = (xF,pT) Modelli teorici ancora da migliorare (effetti nucleari sia su stato iniziale che su stato finale).  Differenze significative ad xF negativi Importante per l’interpretazione dei dati degli ioni pesanti ed il QGP. 10% of µ+µ- sample Statistical uncertainties only A. Zoccoli - CSN1, 21 Settembre 2004

  14. (1.6 ± 0.2stat)%C (1.8 ± 0.4stat)%W Ψ(2S) Production Misura del rapporto di produzione produzione di ψ(2s) vs J/ψ  Verifica previsioni QCD √s A Dal canale elettronico (simili risultati per i muoni) Buon accordo con altri esperimenti

  15. χcProduction R(c):frazione di J/ψ prodotte da decadimento di c. HERA-B 2000 (~400 ev): R(c) = 0.32 ± 0.07. (Phys.Lett. B561(2003) 61) Risultato preliminare: R(c) = 0.21 ± 0.05 su statistica parziale (20%). Statistica totale ~ 15000 eventi ee+μμ (un fattore 40 meglio del 2000) Goals: misura R(c) vs A erapporto c1/c2 A. Zoccoli - CSN1, 21 Settembre 2004

  16. Hard photon production Produzione diretta di : processo dominante gq q  Sensibilità alla gluon density function pC  X: Hera-B prelim. pCπ°X Sorgenti bkg anch’esse importanti per QCD • Vantaggi HERA-B: • grande range in rapidità • grande range in pT • alta energia nell’urto pA • diversi materiali • Analisi ancora in corso. pCX pCX A. Zoccoli - CSN1, 21 Settembre 2004

  17. upstream | downstream l+ J/ z l- B X IW σ(bb): Detached J/ψ Analysis Ricerca di J/ψ staccate del vertice primario. Confronto tra distribuzioni Upstream (no signal) e Downstream (segnali di b). Tagli su Δz e parametro di impatto. Normalizzazione sulla sezione d’urto di J/ ψ diretta  Minimizzazione dei sistematici A. Zoccoli - CSN1, 21 Settembre 2004

  18. σ(bb) - II Analisi completata su tutta la statistica, risultato preliminare: 20% errore sistematico, da ridurre. Principale contributo: Br(bbJ/X) = 2.320.20% e usando σ(J/)=357±2±36 nb/nucleon A. Zoccoli - CSN1, 21 Settembre 2004

  19.  cross section →e+e- • 25% W + 75 % C (targets) • Mass resolution between 140 and 160 MeV/c2 • Background: Combinatorio + Drell-Yan • (1S) / (2S) / (3S) relative production fixed to E605 results →µ+µ- σ() vs s A. Zoccoli - CSN1, 21 Settembre 2004

  20. Analisi su dati MB • Search for Pentaquark states • V0 cross section • Open charm cross section • Hyperon-antiHyp. prod. •  and K* production •  polarization • Inclusive distributions • Total J/ cross section A. Zoccoli - CSN1, 21 Settembre 2004

  21. Open Charm Production - I Open charm signals in minimum bias data: • Production Cross Sections for D0, D+, D*+ • Production Ratios D+/D0 and D*+/D0 Assuming Aα dependence with α = 1

  22. Open Charm Production - II HERA-B:  Charm = 1.5 (D0,D+) =mc =2mc PYTHIA underestimates D+/D0 ratio Theoretical curves are NLO from R.Vogt

  23. π- V0 p-beam p A V0 production KS→π+π- →pπ- Armenteros-Podolanski plot Statistics: Ks ~ 3.40 x 106 evts σ~ 4.9 MeV Λ ~ 0.94 x 106 “ σ ~ 1.8 MeV Λ ~ 0.45 x 106 “ σ ~ 1.8 MeV • Misura della sezione d’urto in funzione di A • Risultati del 2000 pubblicati su:Eur.Phys.J. C 29,181 (2003) A. Zoccoli - CSN1, 21 Settembre 2004

  24. x103 6 4 2 0 1.2 1.3 1.4 1.5 Mass GeV/c2 Hyperon production ± (1321)  (1116)± (1520)  p K- + c.c. (Carbon target) (all targets) : ~ 2000, σ ~ 8 MeV : ~ 1000, σ ~ 8 MeV - Segnali chiari ed ad alta statistica: - : ~ 11300, σ~ 2.6 MeV + : ~ 7700, σ~ 2.6 MeV  Ottima identificazione protone/kaone (with RICH)  Statistiche di ± molto elevate A. Zoccoli - CSN1, 21 Settembre 2004

  25. uudds ddssu uussd Θ+(1530) → nK+ orpK0 The pentaquark search Present experimental situation: • 12 reports of a narrow resonance (NR) in nK+ or pK0s near 1530 MeV/c2 (+). • 8 reports this year of negative results on searches for +. • H1 reports a NR decaying into D*p (0c) but Zeus, CDF, FOCUS report non-observation. • NA49 reports a NR decaying into -- (--) but Zeus, CDF, E690, Babar report non-observation. --→-π- +→0π+ Situazione ancora poco chiara! • HERA-B analisi dei dati Minimum Bias: • +(1530)  p K0s  p +- • --(1862)  - -  0 - -  p - - - A. Zoccoli - CSN1, 21 Settembre 2004

  26. UL(95%): Carbon 1.4 1.475 1.55 1.625 1.7 Results on +(1540) p K0s , UL(95%) Massa invariante pK0s (GeV/c2) nell‘intervallo -0.3< rapidity < 0.3 mass=3.9 MeV @ + event mixing • No pentaquark • evidence !! • - Molte prove diverse • - Limite: Θ+/Λ1520 < 0.027 sensitivity Limite su sezione d‘urto:Bd/dy|y=0 =3-22 b/N 1521 < m(pK0s) < 1555 MeV See hep-ex/0408048 for more details

  27. NA49 Counts / 3 MeV/c2 B d/dy b/C --(1862)--0--, UL(95%) Massa invariante (--,++,+-,-+) (-0.7<y<0.7). Chiaro segnale di 0(1530).  No pentaquark evidence !! HERA-B - Molte prove con tagli diversi - Limite: --/0(1530)< 0.04 -- Limite su sezione d‘urto: Bd/dy|y=0 = 2.5 b/N @ m(--) =1862 MeV/c2

  28. Conclusioni • L’analisi dei dati acquisiti nel 2002/2003 procede Il gruppo di Bologna è ancora pesantemente coinvolto. • Il manpower sull’analisi è al momento sufficiente anche se critico su alcuni argomenti • Risultati preliminari su molti argomenti disponibili  Presentazioni a numerose conferenze • 2 risultati finali  pubblicazione • Il goal è terminare la maggior parte del lavoro entro il 2005 A. Zoccoli - CSN1, 21 Settembre 2004

  29. Richieste finanziarie 2004: richiesta aggiuntiva di M.E. per inizio smontaggio apparato: M.E. 27 k€ 2005: richieste M.E. per l’analisi dei dati e per lo smontaggio dell’apparato. M.I. 6 k€ M.E. 144 k€ Consumo 15 k€ A. Zoccoli - CSN1, 21 Settembre 2004

  30. Backup slides A. Zoccoli - CSN1, 21 Settembre 2004

  31. U.L. vs.Mass, Comparison + nK+ Quoted mass Values +  pK0s Q. Zhao & F. Close,hep-ph/0404075 HERA-B Upper limit U.L.(95%) barns/N Mass GeV

  32. Excess at 1540 MeV/c2? • Fit to gaussian with  = exp. resolution + fixed background in region of highest U.L. • Result: 54  22 evts (2.4 )M = 1541  1 MeV • consistent with a fluctuation counts / 3 MeV/c2 pC Mass GeV/c2 Nothing seen near 1540 MeV in pW, pTi samples. pW pTi

  33. Counts / 3 MeV/c2 1.4 1.6 1.8 2 2.2 Mass GeV/c2  Mass HERA-B (p + C) NA49 -- 20 10 -+ Counts / 7.5 MeV/c2 +- 10 6 ++ 1.4 1.8 2.2 2.6 Mass GeV/c2 C. Alt et al. PRL 92, 042003

  34. Signal Statistics Particle / anti-particle, : mass resolution *H.G.Fischer, S.Wenig hep-ex0401014

  35. See hep-ex/0408048 for more details Summary I: +  p K0s UL(95%)Bd/dy|y=0: 3 b/N -- 22 b/N in range 1521 MeV < m(pK0s) < 1555 MeV (%) (%) B(+  p K0s)  0.25

  36. See hep-ex/0408048 for more details Summary II: --(1862)  - - UL(95%) Bd/dy|y=0 = 2.5 b/N Production ratios and comparison to predictions, NA49 (%) (%) *N(0) from hep-ex/0401014, --/0 eff ratio = HERA-B

  37. J/ψProduction Cross Section signal in minimum bias data J/ψProduction cross section as a function of HERA-B result is higher than E771/789 Theoretical description is reasonable but not perfect (fig. is in a log scale) Assuming Aα dependence with α = 0.955

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