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Fulvio Tessarotto Trieste, 30 giugno 2003

1. STATO DELL’ESPERIMENTO

2. LO SPETTROMETRO

3. IL RICH-1

4. STATO DELL’ANALISI

5. ATTIVITA’ A TRIESTE


Obiettivi di fisica

SpectroscopyPrimakoff reactions

• Polarizability of πand KGlueballs and hybridsCharmed mesons and baryons

• Semileptonic decays• Double-charmed baryons

Nucleon spin structureGluon polarization ∆G(x) Flavour-dependent

helicity functions ∆q(x)Transverse-spin

distribution functions ∆Tq(x)Spin-dependent

fragmentation (∆D Λq)


Misura della polarizzazione gluonica

Prima misura diretta di ∆G/G:Photon-Gluon-Fusion:

– Produzione di open charm – Eventi con two jets

Segnatura di un evento :

Muone incidente e diffusoProduzione di mesoni D0 or D*

Misura dell’ asimmetria nella sezione d’urto

πKD →0 πππ KDD →→ 0*


Precisione attesa nella misura di ∆G/G

Accuratezza statistica in 80 giorni di presa dati con 6LiD efascio di muoni da 160 GeV ( usando il manete di SMC)

∆G/GProduzione di Open Charm:

errore sistematico piccolo16k eventi con charm rico-struiti δ(∆G/G)st ~ 0.18singolo punto a <η> ~ 0.1

Coppie di adroni con alto pT:fondo da eventi Comptonerrore statistico piccolo<η> reconstruito: tre puntinell’intervallo 0.04 < η < 0.2

ηη


STATO GENERALE DI COMPASS

Workshop on Future Physics @ COMPASSCERN, 26-27 settembre 2002

COMPASS all’SPSCPresentazione il 14 gennaio 2003CERN/SPSC 2003-019 SPSC-M-701, April 28, 2003Presentazione il 13 maggio 2003

Addendum 4 MoU (draft)

Contratto per la costruzione del solenoide del PTM di COMPASS firmatocon Oxford Danfisik

Intenso lavoro di analisi

Run 2003: dal 19 maggio al 21 settembre 2003

Iniziata la preparazione per SPIN 2004 a Trieste, ottobre 2004


SPS AND PS EXPERIMENTS COMMITTEEDecisions taken at the 61st meetingHeld on Tuesday, 14 January 2003

OPEN SESSION2. Report on the COMPASS workshop: S. Paul

CLOSED SESSION 7. REPORT ON THE COMPASS WORKSHOP

The referee reported on the workshop on future physics at COMPASS, which was held in September 2002 at CERN. He gave a brief status of the detector, data taking and analysis. He outlined the approved muon programme.

The muon programme can be expanded to exclusive measurements with anunpolarized target and to generalized parton distribution functions. In thehadron sector COMPASS can contribute with data on QCD exotica andhadron structure.

The hadron programme requires an upgrade of the experimental set-up.

The Committee congratulated the Collaboration to the successful running in 2002. The Committee urged the Collaboration to concentrate on the muon programme until 2005 and strongly encouraged the Collaboration to upgradethe detector for the hadron programme after 2005.


Polarizzazione:•Fascio: ~80%•Bersaglio: ~50%

Fascio: 160 GeV µ+

2 . 108 µ/spill (4.8s/16.2s)

Polarizedtarget

SM1RICH

ECal1 & Hcal1

Muon filter 1

SM2

MWPCs

Micromegas &Drift chambers

ECal2 & Hcal2

Muon filter 2

GEM & MWPCsSciFi

GEM & MWPCs

GEM & Straws

SiliconSciFi Scintillating

fibers

~50m

LO SPETTROMETRO DI COMPASS

fascio


bersaglio di 6LiD

1m

Targets

Dilution refrigerator

Superconducting magnet

180 mrad --> 70 mrad

Max. PT : - 49% , +57%

2 2 metmetàà polarizzate polarizzate in in direzioni oppostedirezioni opposte

Dynamic Nuclear Polarization

Frequency ModulationFrequency Modulation

Dilution factor ~50%Solenoid: 2.5 TSolenoid: 2.5 T

Dipole: 0.5 TDipole: 0.5 TRelaxation time: Relaxation time: >1000 h for 0.5 T>1000 h for 0.5 T


Odoscopi a fibre scintillanti

Sensitive area:77--layers of Kuraray SCSFlayers of Kuraray SCSF--78MJ 0.5 mm Ø78MJ 0.5 mm Ø

SF2SF2

risoluzione spazialerisoluzione spaziale: 130 : 130 –– 250 250 µµmm

risoluzione temporalerisoluzione temporale < 450 < 450 psps

rate capability > 5 MHz per rate capability > 5 MHz per canalecanale

efficienzaefficienza: 99%: 99%

9 9 stazionistazioni: 21 coordinates: 21 coordinates


µ Ω

Micromesh

100

µm

Strips

e-

40

kV/c

m

Conversion

Amplification

3 m

m

1 kV

/cm

risoluzionirisoluzioni: 70 : 70 µµm, 8 nsm, 8 ns

MicrOmegas

12 12 pianipiani: 40 x 40 cm: 40 x 40 cm22


GEM (Gas Electron Multiplier)

50 µm

(two dimensional)Lettura bidimensionale

10 stazioni40 coordinate

risoluzione: 50 µm, 12 ns

efficienza: 97%


Camere a deriva: DC e W454 camere W45

16 piani3 camere DC

24 piani

risoluzione: 170 µm

elettronica disegnata ecostruita a

Trieste


Camere di tubi STRAW1 modulo =

6 doppi strati

Installazione di un doppio strato

Ionising pa rticle

20 m wireµ6/10 mm tube

0.2-0.3% X/X03.2 x 2.4 m3.2 x 2.4 m22

relazione rt

residui

6 and 10 6 and 10 mm mm diamdiam..

0.3 % X0.3 % X00


RICH 1: contributo INFNRadiatore: 3 m C4F10

Volume: 90 m3

116 specchi

Lunghezza focale = 3 m

Superficie rivelatori di fotoni UV: 5.3 m2

Camere proporzionali con fotocatodi al CsI8x8 mm2 pads

84k canali di elettronica

Lettura con ADC da 10 bit

Confronto con le soglie esoppressione degli 0 locale

mirrorwall

photondetectorts

beam

3.3 m

5.3

m

6.6 m

6 6 eVeV < < EEγ γ < 7.5 < 7.5 eV eV => => alta purezza alta purezza del gasdel gas


i 116 specchi del RICH


I rivelatori di fotoni


RICH-1 on-line event display

un un eventoeventorun di run di calibrazionecalibrazione

((bassabassa intensitàintensità ))

80 % C80 % C44 FF1010, 2050Vevent display event display cumulativocumulativo

, 2050V

un un evento tipicoevento tipicostandard runstandard run

((intensitàintensità nominalenominale))

64 % C64 % C44 FF1010, 2000V, 2000V


Preliminary

Preliminary


Event display, dati 2003

BASSA INTENSITA` ALTA INTENSITA`


RICH-1: i problemi nel 2002Stabilità elettrica dei Fotorivelatori

Run 2001: 2 PD OK su 8difetti locali sui fili anodicicambio dei fili difettosi

Run 2002: 5 PD OK su 8

Stabilità dell’allineamento degli specchi:disallineamenti fino a 1.5 mrad, correlaticontrolli ripetuti, termalizzazione del RICH,il monitoraggio in linea degli allineamentiè in corso di studio.

Trasparenza del gas radiatore per fotoni VUV:pulizia del gas prima dell’usofiltraggio costante del gasconsumo di gas durante le operazioni.

wire defect,wire defect,diameter 20 diameter 20 µµmm

V misalignmentV misalignment

Transmission through Transmission through 5 m of 5 m of

gas (1 bar) vs. gas (1 bar) vs. λλ(nm)(nm)


IL TRIGGER DI COMPASS

scattered µbackground µ

thresh

Hodoscopes

H5

H4coinc matrix

(tC ~ 2ns)

hadrons

target

beam

Trigger : (H4 * H5) * (Hcal1 U Hcal2)

triggersignal

HCAL


On-line e Acquisizione architettura a stratiFront endRead-out buffersEvent buildingRecording

Hardware:Custom COMPASS solutionsMainstream PC and networking

SoftwareALICE DATEROOT (COOOL)

GB

al g

i orn

o

27/05/02 giorni 18/09/02

3 TB al giornorun 2002 data rate:

tot: 270 TB


Display degli eventi in CORAL


Stato dell’analisi dei dati 2002

• ~4 109 eventi buoni, 270 TB di dati• IV iterazione di processatura dati (molto lavoro: allineamenti e calibrazioni)• Accettanza dello spettrometro: buon accordo con simulazioni di M.C.• Efficienza di ricostruzione degli eventi ancora piuttosto bassa• Risoluzioni in massa invariante ancora peggiori del previsto• Analisi in corso per i seguenti canali di fisica:

• ρ° , φ decay angular distributions • Λ and Λ hyperon polarizations• Flavor decomposition of pPDF (SI-pDIS)• Transversity from Collins asymmetry• ∆G/G from high pT pairs• ∆G/G from open charm decay


Responsabilita’ dell’ analisi (persone attualmente coinvolte su argomenti specifici)


Uso delle risorse CERN per la processatura dei dati

COMPASS


Distribuzioni in z dei vertici primari e secondari

Λ0

Λ0

K0


Distribuzioni di xF e Q2

K0

Λ0

Λ0


σ ~7 MeV

p T

−+

−+

+−

LL

LL

pppp


produzione di ρ° esclusive:No acceptance corr., 1/6 of 2002 stat.

Eµ’ > 20 GeV, ν > 30 GeV, ∆Emiss < 2.5 GeV

T L

Φψ −= ϕ

( ) ( ) ( )[ ]( ) [ ]

( )0400

111

111

20400

0400

121

ψ2cos2121ψ

cos13143cos

rrtinparitySCHC

rW

rrW

−=→+

+=

Θ−+−=Θ

−

−επ

High precision measurement of density matrix elementsand double spin asymmetry


Polarizzazione delle ΛVertici secondari fuori dal bersaglio; 1/6 della statistica 2002; Q2 > 1 GeV2 , 0.2 < y < 0.9

etTXY

X

uuumcinalongu

arg

* ..×=

Λγ

( )

013.0642.0:parameter decay

cos121

cos

±=Λ

Θ+=Θ

α

α iii

PN

dN

• Λ spin structure• s-s symmetry of nucleon sea


Scomposizione di ∆Σ in sapori

• Estrazione dei ∆qda eventi semi-inclusivi con Q²>1 GeV2

• Combinando i dati su d di COMPASS con i dati p e d di SMC

• K identificati col RICH• hyp:

COMPASS: xmin = 0.003HERMES: xmin = 0.02RHIC: xmin = 0.04

ss ∆=∆


∆h1

h2Leading process

G/G da coppie con grande pT

Asimmetria misurata:

hhNNT AfPP

NNNNA →

−+

−+ =+−= µ

µ

TOTprocessprocess

processLL

PGFPGF

LL

GRGR

LLLPLP

LLhhNN

RFgA

a

RaGG

RaARaAA

σσ

µ

/;/

processofpoweranalysing:

111

11

==

∆+

+=→

potere analizzante del processo

h1

h2Gluon radiation (Compton)

h1

h2

Photon Gluon Fusion


∆G/G da coppie con grande pT

Experimental cuts:

• µ, µ ’ + 2 hadrons, pT > 0.7 GeV/c• 0.4 < y < 0.9• xF hadrons > 0.1 (current fragm.)

•22

2,2

1, )/(5.2 cGeVpp TT >+

Expected error for 2002 data:

160000180001

)2002(

2

22

≈≈>

∆

QallQ

GGN

GeV

statevents

0.31

δ

~ 0.1[ ] negligiblenotqqq

vertexqatscalehardnoQall

RLEPTOGeVQ PGF

+

≈→>

*

*2

22

:

3/1:1

γγ

NfPPRaGG

TPGFPGF

LLstat µ

δ 1=

∆


Segnale di J/Ψ


Mantenimento della farm Acid, software e hardwareInstallazione di Castor

Replica dei DST del trasverso (1.4 TB)*** Analisi dei dati del trasverso: asimmetria di

produzione del pione dominante*** Analisi dati 2002 relativi al RICH-1

Produzione e analisi degli eventi di MC per il trasverso e per il RICH-1

Controllo di qualità dei dati del run 2003


: COMPASS FARM (in Area)Dal 2001, completa dal 2002

31 client PC a due proc.

4 disk server

1 tape server + tape library

Performance: ~ 25 k Specint2000 ( ~140 NCU CERN)

Disco: ~ 5 TB di cui ~2. full mirroring

Castor (hierarchical storage management) installato nel 2003

Operativa e intensamente usata, non

solo da COMPASS (es. DELPHI, …)


Trasversità - asimmetria di Collins

~ 10 milioni di eventi DIS con polarizzazione trasversa:

Q2 > 1 GeV2; 0.1 < y < 0.9zh > 0.25 ; pT

h > 0.1 GeV/c( )

( ) ( )CC

ShC

xHcoeffN Φ±∝Φ

Φ−−Φ=Φ

↑↓ sin.1 )(

π


ANALISI RICH-1

<n photons/ring> = 14<n photons/ring> = 14CsICsI ––QE ~ designQE ~ design

ΚΚ

ppππ

zoomzoom

mass spectrummass spectrum

θθ(mrad

)

(mrad

)

p(p(GeVGeV/c)/c)

ΚΚ

ππµ,eµ,e


ANALISI RICH-1LA RISOLUZIONE DELLO STRUMENTO NEL 2002

FOTONE SINGOLOFOTONE SINGOLODATIDATI

DATI,DATI, senza senza la la regione regione centralecentrale

DATI, DATI, run di run di calibrcalibr..

σσ = 1.1 mrad= 1.1 mrad



MONTECARLO:MONTECARLO:σσ = 0.9 mrad= 0.9 mrad

ANELLOANELLO

DATIDATI

MONTECARLOMONTECARLO



3σ πK: 40 GeV/cNph= 14

Nph= 25


SPETTRI DI MASSA

PD5PD5

PD1PD1

PD6PD6

PD2PD2

Dati 2002, spettri di massaper anelli completamenteinclusi in un singolo fotocatodo(picco dei K)

PD6: basso guadagno


ATTIVITA’ HARDWARE (impegni di Trieste)

W45altre due camere (8 piani) installate per il run 2003il refurbishing delle ultime 2 camere continuera’ in parallelo al runle due camere installate per il run 2002 ok (piu’ o meno …)preparata e testata l’elettronica per tutte e 6 le camere

RICH1 “the most complex equipment of COMPASS”elettronica di RO ok (salvo il pile-up centrale)molto lavoro di analisi e studio del rivelatore: prestazioni soddisfacentiIl sistema del gas radiatore sembra ok nel 2003lavoro sui fotorivelatori

RICH2: studio e prototipaggio in corso


RICH1 : ATTIVITA’ SUI FOTORIVELATORI

REFURBISHING dei piani anodiciin sede - test per individuare fili anodici critici (2 PD) e sostituzione dei filial CERN: i PD con l'elettronica sono stati nuovamenti montati sul RICH1

spostamento di 2 PD per ottimizzare la configurazione del rivelatore

INCIDENTE e ripristino di 4 fotocatodi danneggiati

VALIDAZIONE DEI PD AL GIF (Gamma Irradiation Facility, CERN): ricercadi una ricetta che permetta di ‘certificare’ I PD prima di installarli.

NUOVI STUDI DI LABORATORIO al CERN, in collaborazione con F. Sauli

COSTRUZIONE DI DUE NUOVE CAMERE SPARE (E DI STUDIO)

STUDI PER EQUIPAGGIARE LA ZONA CENTRALE CON PM MULTIANODO


RICH1 : ATTIVITA’ GAS RADIATORE

CLEANING AUTOMATICO (stesso principio di quello manuale 2002)- per il materiale raw:

rimozione di O2 (distillazione) H2O (setaccio molecolare A5)“evil” i.e. acetilene ed altri HC (carbone attivo)

- sistema completato, in fase di debugging (stesso disegno del sistema manuale usato nel 2002)

- nel frattempo, filtraggio col vecchio sistema

FILTRAGGIO IN LINEA (separazione delle funzioni) - per il materiale pulito (impurita’ che si accumulano in operazione):

rimozione di O2 (filtro catalitico di Cu a ~30 gradi) H2O (setaccio molecolare A5 a ~ 10 gradi)

MiGLIORATA LA TENUTA DEL SERBATOIO STAGNO- guarnizioni di Viton OK- alcune perdite minori su vessel e sistema gas identificate e curate


C4F10 in 2002 RUN

present upper limit 2002present upper limit 20020.2 m0.2 m33 / d/ d

2 m2 m33 / d/ d

0.50.5 mm33 / d/ d

starting starting value value 20032003


IL GAS RADIATORE: C4F10

May 2003, preliminarymax leak rate: 0.2 m3/ d about transparency:

2 filter cartridges on–linewith dedicated molecularsieve for water vapour

first indication, integral:transmission 88.5 %(path: 2.87 m)

00

11

150150 210 nm210 nm170170 190190

transmission,transmission,path: 1,87 mpath: 1,87 m11/6/200311/6/2003


COMPLETAMENTO dello SPETTROMETRO

la “fase 2”apparato completo per fasci adronici ma anche certe misure con fascio di µ

si assume un futuro a lungo termine per COMPASS nei piani del CERN fino al 2010

sono gia’ state fatte richieste di fondi per il periodo 2003-2006per coprire parte dei costi dei rivelatori (INFN e BMBF)

sta circolando all’interno della Collaborazione un draft per un Addendum al MoU


MISSING EQUIPMENTS

TRACKINGtracking along the beam has to be reinforced (BMS, SciFi before PT)tracking after RICH1 RICHWalltracking after SM2

PARTICLE IDENTIFICATION RICH2

CALORIMETRY ECAL1 & ECAL2

TRIGGER HODOSCOPESOuter Trigger needs improvementµ - trigger in LAS missing

TARGET SYSTEMSome replacements neededCryostat modification for COMPASS PTM


RICH2, IL PROGETTO

RICH A RADIATORE GASSOSO - PID FINO A p ~ 100 GeV/c

gas: miscela Ne e fluorocarburo con n = 1.0005 (RICH-1 : n = 1.0015)lunghezza focale specchi, f = 8 m (RICH-1 : f = 3.3 m)fotorivelatori: MAPMT-UV extended con sistema di lenti,

pixel = 12 mm (RICH-1 : pixel = 8 mm)λ-range = 200-600 nm (RICH-1 ; λ-range = 165-200 nm)memoria del rivelatore, m < 50 ns (RICH-1 ; m = 1 µs )

FAST RICH !!!n. fotoni rivelati per anello a β = 1, N = 40 (RICH-1 : max N = 20)

chiesto finanziamento nel contesto del VI Programma Quadro EU

RICHRICH--22


RICH2, I FOTORIVELATORI

multianodePMTmultianodePMTHAMAMATSU R7600HAMAMATSU R7600--03, 03, 16 16 canalicanali,UV glass

1120 PM per 2.8 m1120 PM per 2.8 m22,,

18000 18000 canalicanali di readdi read--outout

pitch pitch efficaceefficace: ~11 mm : ~11 mm

zona mortazona morta : ~35 %: ~35 %

LentiLenti didisilice fusosilice fuso

fotocatofotocatoPMPM

50

50

mm

mm

30

30

mm

mm

18

18

mm

mm

fotonefotone

panellipanelli didilentilenti di di quarzoquarzo

BASELINEBASELINE

,UV glass

SuperfSuperf. . riflrifl. UV:. UV:Al + Si0Al + Si022

Guide di Guide di fotonifotoniin in quarzo quarzo ((riflrifl.tot.).tot.)

ALTERNATIVEALTERNATIVE


Single photoelectron - H6568 (760 V - gate= 45 ns)

0

50

100

150

200

250

300

350

0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 1100 1200

ADC-Ch

Cou

nts

RICH2, TEST MAPMT

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