Proposal to Measure the Rare Decay K p n n at the CERN SPS ... · 20 Maggio 2005 Il futuro di NA48...

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20 Maggio 2005 Il futuro di NA48 1 Proposal to Measure the Rare Decay K + ? p + n n at the CERN SPS CERN, Dubna, Ferrara, Firenze, Frascati, Mainz, Merced, Moscow, Napoli, Perugia, Protvino, Pisa, Roma, Saclay, Sofia, Torino CERN-SPSC-2005-013 SPSC-P-326

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20 Maggio 2005 Il futuro di NA48 1

Proposal to Measure the Rare Decay K+ ? π+ ν ν at the CERN SPS

CERN, Dubna, Ferrara, Firenze, Frascati, Mainz,Merced, Moscow, Napoli, Perugia, Protvino,

Pisa, Roma, Saclay, Sofia, Torino

CERN-SPSC-2005-013SPSC-P-326

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20 Maggio 2005 Il futuro di NA48 2

Sommario

• Motivazioni di fisica• Il fascio di K+• Il rivelatore

• Coinvolgimento INFN• Possibili responsabilita’ di Pisa• Richieste alla Sezione

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20 Maggio 2005 Il futuro di NA48 3

Physics Introduction:CKM matrix and CP-Violation

'''

ub

cb

td

ud us

cd cs

ts tb

VV

V V

d ds sb b

V

V

VV V

=

Ng=2 Nphase=0 ⇒ No CP-Violation

Ng=3 Nphase=1 ⇒ CP-Violation Possible

Quark mixing is described by the Cabibbo-Kobayashi-Maskawa (CKM) matrix

KM mechanism appears to be the main source of CP-violation in quarks:•Direct-CP Violation exists: ε ’/ε ≠ 0 NA48, KTeV•CP violation in the B meson sector: ACP(J/ψ Ks), BaBar, Belle

Now look for inconsistencies in SM using independent observables affected by small theoretical uncertainties and different sensitivity to new physics

e.g. Im λ t= Im Vts*Vtd ? 0 à CP

KM mechanism:

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20 Maggio 2005 Il futuro di NA48 4

Kaon Rare Decays and the SM(holy grail)

Kaons provide quantitative tests of SM independentfrom B mesons…

…and a large windowof opportunity exists!

|Vtd|

G. Isidori

Im λ t = A2 λ5 ηRe λ t = A2 λ5 ρ

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20 Maggio 2005 Il futuro di NA48 5

K? π νν : Theory in Standard Model

2 2

5 5

20 0L L 5

Im Re Re( ) ( ) ( ) ( )

Im( ) ( )

t t ct t c

tt

B K X x X x P X

B K X x

λ λ λπ νν κ

λλ λ

λπ νν κ

λ

+ ++

→ = ⋅ + +

→ = ⋅ charm

contributiontop

contributions

2 08

2 43 ( )

2 sinKW

Br K er

α π νκ λ

π θ+

+ +

+→

= ⋅ ⋅The Hadronic Matrix Element is measured and isospin rotated(~10% correction)

*

*

us

c cs cd

t ts td

VV VV V

λλλ

===

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20 Maggio 2005 Il futuro di NA48 6

Predictions in SM

11(latest CKM workshop)( ) (8.0 1.1) 10 BR K π νν+ + −→ = ± ×

Error ~ 14% Mainly parametricTheory error due to charm (Buras04):

( ) 0.389 0.033( ) 0.045( ) 0.010( )c c c sP X m µ α= ± ± ±Largest contributionfrom scale error. To bereduced by NNLOcalculation

0 0 11(Buras et al. 04)L( ) (3.0 0.6) 10 BR K π νν −→ = ± ×

The error is almost purely parametric

For long distance contributionsee:"LIGHT-QUARK LOOPS IN K->PI NU NU"By G. Isidori, C.Smith, F.Mescia. e-Print Archive: hep-ph/0503107

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20 Maggio 2005 Il futuro di NA48 7

Possibly the Cleanest SM test

• In the phase β derives from Z0 diagrams (∆S=1) whereas in A(J/ψ KS) originates in the box diagram (∆B=2)

• Any non-minimal contribution to Z0 diagrams would be signalled by a violation of the relation:

• A deviation from the predicted rates of SM would be a clear indication of new physics

• Complementary programme to the high energy frontier:– When new physics will appear at the LHC, the rare decays may

help to understand the nature of it

K πνν→

S/(sin 2 ) (sin 2 )K B J Kπνν ψβ β→ →=

0 0d dB B−

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20 Maggio 2005 Il futuro di NA48 8

Some BSM Predictions

31 ± 107.5 ± 2.1EEWPNP B697 133

9.919.1MFVhep-ph/0310208

3.0 ± 0.6 8.0 ± 1.1SM

5040MSSMhep-ph/0408142

1015EDSQhep-ph/0407021

0 0 11L( ) 10BR K π νν −→ ×11( ) 10BR K π νν+ + −→ ×

Compiled by S. Kettel

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20 Maggio 2005 Il futuro di NA48 9

BR(KL → π0νν) < 5.9 x 10-7 (π0→eeγ, 1997 Data) [PRD 61,072006 (2000)]

BR (KL→ π0νν) < 1.6 x 10-6 (π0→γγ, 1997 1 Day) [PLB 447, 240 (1999)]

K0L → π0νν :State of the Art

DataMC BG SumΛànπ0 MCΞàΛπ0 MCSignal MC

KTeV 1997 Data Dalitz Analysis

Still far from the model independent limit:BR(K0 ? π0νν) < 4.4 × BR(K+π+νν) ~ 1.4 × 10-9

Grossman & Nir, PL B407 (1997)

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20 Maggio 2005 Il futuro di NA48 10

K+? π+ νν : State of the art

BR(K+ ? π+ νν ) = 1.47+1.30-0.89 × 10-10

•Compatible with SM within errors

hep-ex/0403036 PRL93 (2004)

Stopped K~0.1 % acceptance

AGS

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20 Maggio 2005 Il futuro di NA48 11

Setting the bar for the next generation of K+? π+νν experiments

100 eventsMean=SM

100 eventsMean=E787/949

Current constraint on ρ,η plane

?

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20 Maggio 2005 Il futuro di NA48 12

Prospects• K0

L → π0νν– Large window of opportunity exists.– Upper limit is 4 order of magnitude from the SM prediction– Expect results from data collected by E391a (proposed SES~3 10-10)– Next experiment KOPIO@ BNL

• K0L → π0ee(µµ)

– Long distance contributions under better control– Measurement of KS modes by NA48/1 bound the KL measurement– KS rates to be better measured (KLOE?) – Background limited (study time dep. Interference?)– 100-fold increase in kaon flux to be envisaged

• K+→ π+νν– The situation is different: 3 clean events are published– Experiment in agreement with SM– Next round of exp. need to collect O(100) events to be useful– Move from stopped to in flight experiments

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20 Maggio 2005 Il futuro di NA48 13

Prospects on K+? π+ νν

• Decays at rest:– Window of opportunity to accumulate more data at BNL until

2010 (before KOPIO data taking starts)– Ideas to pursue stopped kaon decays in Japan– Established technique…– …but hard to extrapolate to O(100) events

• Decays in flight– Large acceptances, good photon rejection– Separated beam: FNAL CKM (Approved but Not Ratified)

• Limited to about PK<30 GeV/c– Un-separated beam: CERN-NA48/3, FNAL-P940 (now canceled)

• Limited by rate in beam trackers

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20 Maggio 2005 Il futuro di NA48 14

Message from the CERN Director General to the staff (Jan 05)

• The top priority is to maintain the goal of starting up the Large Hadron Collider (LHC) in 2007

• “…Meanwhile, the natural break we have in the fixed-target programme in 2005 is already allowing the community to develop a well-focused programme for the future”

The possible Non-LHC Future Programme was reviewed by the SPSC in Villars (September 22-27, 2004)

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John DaintonVillars 2004

October 7th 2004CERN seminar

SPSC@VillarsSPSC@Villars

? new rare decay frontier in K physics at CERN? new experiments planned for K→p?? important? support R&D now for K+→p +?? results = 2010

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20 Maggio 2005 Il futuro di NA48 16

From the Villars Report…CERN-SPSC-2005-010

SPSC-M-730February 28, 2005

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20 Maggio 2005 Il futuro di NA48 17

Proposta P326

• Collect 80 K+? π+ νν events in about two years of data taking for:

– 4 × 1012 Kaon decays/SPS year– BR( K+? π+ νν )~10-10

– Acceptance ~ 10%

– Absolute advantage:High energy kaon beam: >35 GeVof EM energy deposited in the vetoes very difficult to miss π0 !!

– Disadvantage:~1 GHz particle rate in beam tracker

Region I

Region II

LOI numbers

K+ ? π+π0

K+ ? π+νν

K+ ? π+π0π0

K+ ? π+π+π−

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20 Maggio 2005 Il futuro di NA48 18

Riduzione del background

• Con tagli sulla massa mancante si ha un fattore <10-5 di riduzione del fondo

• Con un veto ermetico dei fotoni (K+? π+ π0): riduzione di almeno 10-7

• Con un veto dei µ dal decadimento Kµ2: riduzione di 5•10-6

– C’e’ pero’ bisogno di ulteriore reiezione µ/π: RICH

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20 Maggio 2005 Il futuro di NA48 19

Riduzione del background

• Taglio sulla m2miss intorno alla massa del π0

– Inefficienza sui veti di 10-8

– Inefficienza sui µ di 5 •10-6

– Rapporto S/N 10/1 con accettanza >1– Il taglio intorno alla massa del π0: ∆m2 ~ 8 •10-3 GeV2/c4

• Risoluzione necessaria ~ 10-3 GeV2/c4

– Risoluzione impulso K: 0.3% – Risoluzione impulso π: <1% a 30 GeV/c– Risoluzione angolo K-π: 50-60 µrad

2 2 2 2( cos )miss K K K Km EE pm m pπ π π πθ= + − −Measured quantities

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20 Maggio 2005 Il futuro di NA48 20

NA48/3 simulationNA48/3 simulation

Uncorrelated non gaussiantails

Gaussian MSC (old)

Non-Gaussian MSC

∆Pπ (Spectrometer 1) GeV/c ∆Pπ (Spectrometer 1) GeV/c

∆P π

(Spe

ctro

mete

r 2)

GeV

/c

∆P π

(Spe

ctro

mete

r 2)

GeV/

c

M(miss)2 (GeV/c2)2

New MSC

REGION I

REGION II

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20 Maggio 2005 Il futuro di NA48 21

Region IIRegion IIRegion IRegion I

21.7 21.7 × 10× 10−−223.9 3.9 × 10× 10−−22P = [10 P = [10 -- 40] 40] GeVGeV/c/c

14.8 14.8 × 10× 10−−222.8 2.8 × 10× 10−−22P = [15P = [15-- 35] GeV/c35] GeV/c(RICH)(RICH)

2 2 20. 0.01 ( / )missm GeV c< <

I+II (RICH)70 events/year

4×1012 decays/year@ BR = 10-10

2 2 20.026 0.068 ( / )missm GeV c< <

KK++ momentum: (75.0 momentum: (75.0 ±± 0.8) 0.8) GeV/cGeV/c

Acceptance

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20 Maggio 2005 Il futuro di NA48 22

Rapporti segnale/fondoRapporti segnale/fondo

* RICH

Segnale: KSegnale: K++?? ππ++ ν νν ν ((BRBR˜̃ 8.0 × 108.0 × 10--1111 ))BgndBgndAcceptanceAcceptanceKinem.Kinem.

Rej.Rej.VetoVetorej.rej.

BRBR

<<1<<1e/p <10e/p <10--335 %5 %ππ00ee++νν

<<1<<1Non crea Non crea problemiproblemi

3 %3 %ππ00µµ++νν

<<1<<115%15%(2 (2 •10-5)<<10-82 %2 %ππ++ππ00ππ00

~1~120%20%(2 (2 •10-5)10-66 %6 %ππ++ππ++ππ−−

~1~127%27%2 2 •10-53 3 •10-721 %21 %ππ++ππ00

8(<1*)8(<1*)30%(20%*)30%(20%*)2 2 •10-65 5 •10-663 %63 %µµ++νν

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20 Maggio 2005 Il futuro di NA48 23

≈ 404.0x10121.0x1011K+ decays per year

~45 (~27)~45 (~27)~16 (~10)

25080040

5.5182.5

Total beam per pulse (x 107)per Effective spill length MHzMHz/cm2 (gigatracker)

1.03.1 * 1053* x 105Eff. running time / yr (pulses)

≈ 2.8≈ 20≈ 7.0Area at Gigatracker (cm2)

~0.25≈ 1≈ 4Mom. band RMS: (∆p/p in %)

Total : 1.357560Av. K+momentum <pK> (GeV/c)

40≈ 16≈ 0.40Solid angle (µsterad)

1.04.8 / 16.8Duty cycle (s./s.)

3.03 x 10121 x 1012SPS protons per pulse on T10

Factor wrt 2004

New HI K+

> 2006Present K12(NA48/2)Beam:

New high-intensity K+ beam for NA48/3 AlreadyAvailable

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20 Maggio 2005 Il futuro di NA48 24

(Latest) NA48/3 Detector Layout

800 MHz(π/K/p)

Only the upstream detectors Are exposed to the 800 MHz beam

10 MHz Kaondecays

K+π+

ν

ν

1.5 m

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20 Maggio 2005 Il futuro di NA48 25

Detectors• CEDAR

– Differential Cherenkov counter for positive kaon identification• GIGATRACKER

– To Track the beam before it enters the decay region• ANTI

– Photon vetoes surrounding the decay tank • WC

– Straw chambers to track the kaon decay products• RICH

– For redundant muon/pion separation• CHOD

– Fast hodoscope to make a tight kaon-pion time coincidence• LKR

– Forward photon veto and e.m. calorimeter• MAMUD

– Hadron calorimeter, muon veto and sweeping magnet• SAC and CHV

– Small angle photon and charged particle vetoes

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20 Maggio 2005 Il futuro di NA48 26

CEDAR

2 21 2

22m m

β−∆

β∆

K/π

( / )p GeV c

Cedar-W

Cedar-N

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20 Maggio 2005 Il futuro di NA48 27

8 Condensors “focus” the photons on the detectors (32-channellinear array multianode PM)

Simulation allows to calculate the image size and to optimiselocation of the photon detectors

90 92 94 96 98 100 102 104 106 108 1100

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Radial distance of γ at diaphragm [mm]

Diaphragm 1mm

π+K+

Nu

mb

er o

f en

trie

s

Tagging Tagging effeff. . ˜̃ 90% 90% MisidentMisident. prob. < 1%. prob. < 1%

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20 Maggio 2005 Il futuro di NA48 28

GIGATRACKER

• Specifications: – Momentum resolution to ~ 0.5 % – Angular resolution ~ 10 µrad– Time resolution ~ 100 ps– Minimal material budget– Perform all of the above in

• 800 MHz hadron beam, 40 MHz / cm^2• Hybrid Detector:

– SPIBES (Fast Si micro-pixels)• Momentum measurement • Facilitate pattern recognition in subsequent FTPC• Time coincidence with CHOD

– FTPC (NA48/2 KABES technology with FADC r/o)• Track direction

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20 Maggio 2005 Il futuro di NA48 29

GIGATRACKERSP

IBE

S1

SPIB

ES2

FT

PC

6.25 12.45 m

• momentum: use SP1 and SP2 to measure y = 40 mm displacement. Assuming s p~50µm frompixel and 350µm thick Si (0.37% X0)

ü s = (s pv2 ‡ s MS ) / 40 mm = 0.25%

• direction: use SP2 and FTPC. Assumings p~100µm from pixel and similar from FTPC and no MS from FTPC (from SP2 no influence)

ü ? θ?= s pv2 / 12.4m = 11µrad

• time resolution: essential to obtain a lowbackground due to accidental hits and to allow the pattern recognition.

ü Need 100 ps for S/B=10

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20 Maggio 2005 Il futuro di NA48 30

FTPC (KABES+FADC)• NA48/2

– KABES has achieved very good performance – Position resolution ~ 70 micron– Time resolution ~ 0.6 ns– Rate per micro-strip ~ 2 MHz

• NA48/3 – Intensity ~ 10 higher per unit area– 600 ns drift – The long drift (600 ns) makes a standalone pattern recognition

very difficult or just impossible ( That’s why we plan to have SPIBES in front)

– To reduce double pulse resolution and improve the time resolutio n one has to reduce the pulse duration and possibly read-out every micro-strip with 1 GHz FADC

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20 Maggio 2005 Il futuro di NA48 31

Doppio spettrometro

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20 Maggio 2005 Il futuro di NA48 32

PerditaPerdita didi accettanzaaccettanzadovutadovuta al al foroforo centralecentrale: <10%: <10%

Straw 2.3m, Straw 2.3m, ØØ9.6 mm9.6 mmKaptonKapton films 12films 12µµm+25m+25µµmm

OgniOgni halfhalf--layer:layer:112 straws112 straws⇒⇒ per DCH:per DCH:44××44××112=1792112=1792

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20 Maggio 2005 Il futuro di NA48 33

˜̃ 11 000 straws,11 000 straws,130 130 µµm m didi risoluzionerisoluzione per vistaper vista

Doppio spettrometro

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20 Maggio 2005 Il futuro di NA48 34

• Set of ring-shaped photon vetoes surrounding the decay tank• Specification: inefficiency to detect photons above 100 MeV < 10-4

• The NA48 ANTI’s (AKL) need to be replaced• Extensive R&D performed by American and Japanese groups • Claims that inefficiency as low as 10-5 can be achieved• Baseline solution: Lead/ Plastic scintillator sandwich (1-2 mm lead /

5 mm plastic scintillator)• SPACAL (a la Kloe) option also being studied

CKM design

Anticontatori

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20 Maggio 2005 Il futuro di NA48 35

Questo rivelatore deve consentire di vetare i π0, coninefficienza massima tollerabile ˜10-7, ovvero, mediamente, dell’ordine di 10-4 o meglio sul singolo fotone.Naturalmente, la capacità di veto dipende dall’energia del γe l’effetto complessivo richiede un’integrazionesull’accettanza, nonchè la combinazione con il segnale dal LKre dai piccoli rivelatori (SAC e IRC) a piccolo angolo.

Da una simulazione della cinematica, assumendo ragionevoli inefficienze per i vari rivelatori, si ottiene una inefficienza media per il π0 di circa 10-8 dopo il taglio sull’impulso del π+.Il contributo maggiore all’inefficienza media viene dall’1% circa di fotoni che mancano i rivelatori

Anticontatori

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20 Maggio 2005 Il futuro di NA48 36

Soluzione alla CKM

• 1mm Pb/5 mm scintillatore (+WLS fiber)• 80 layers, 16 X0

• 13 corone circolari di 16 settori (22.50)• Superficie totale vista dai fotoni: 28 m2

• Superficie totale di Pb e Sci: 2270 m2

• Lunghezza delle fibre per la raccolta diluce: 220 Km

• 13 x 64 = 832 fototubi• Montaggio tra due sezioni del tubo a

vuoto in tasche sotto vuoto– Per mantenere il vuoto del tubo di

decadimento migliore di 10-7 mbar

Anticontatori

RRextext = 1100 mm= 1100 mmRRintint = 880 mm= 880 mm

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20 Maggio 2005 Il futuro di NA48 37

Soluzione alla KLOE

• 0.5mm Pb/ 1mm fibre scintillanti• Spessore 24 cm ⇒ 20 X0

• 13 corone circolari, in U o in anello (da studiare)

• Superficie totale del Pb: 5600 m2

• Lunghezza delle fibre: 4100 Km• 96x13=1248 fototubi

Anticontatori

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20 Maggio 2005 Il futuro di NA48 38

L’idea è quella di usare Glass Multigap RPCs, sullo stile diquanto realizzato nel sistema di TOF di ALICE

A questo rivelatore infatti è richiesto di essere efficiente(>99%) e di avere un’ottima risoluzione temporale (50ps)in modo da ridurre al massimo la possibilità di associazioniaccidentali fra il pione di decadimento ed il K che lo origina.

E’ necessario pero’ valutare l’ efficienza di questi rivelatori nelle zone piu’calde, dove il rate per unita’ di area e’ superiore a quanto finora provato da ALICE.

Odoscopio veloce

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20 Maggio 2005 Il futuro di NA48 39~80 K+ → p??

p ↔ion

NA48/3 ↔COMPASS

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20 Maggio 2005 Il futuro di NA48 40

4×2 modules, each equipped with horizontal and vertical strips, respectively.

With strips 20x1280 mm2

(20 = 19strip + 1 interstrip)the total number of channelis 60×4×2 = 480 ( ×2 …)

The estimated material budget is ˜ 15% X0

2.4 m2.4 m

Odoscopio veloce - Struttura

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20 Maggio 2005 Il futuro di NA48 41

LKR Calorimeter• Must achieve inefficiency < 10-5 to detect

photons above 1 GeV– Need to take data in 2006 to measure

the inefficiency• It is needed to identify electrons• Advantages:

– It exists – Homogeneous (not sampling)

ionization calorimeter– Very good granularity (~2 ×2 cm2)– Fast read-out (Initial current,

FWHM~70 ns)– Very good energy (~1%, time ~ 300ps

and position (~1 mm) resolution• Disadvantages

– 0.5 X0 of passive material in front of active LKR

– The cryogenic control system needs to be updated

• The readout electronics should be rebuilt

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20 Maggio 2005 Il futuro di NA48 42

MAMUD

Pole gap is 2 x 11 cm V x 30 cm H

Coils cross section 10 cm x 20cm

• To provide pion/muon separation and beam sweeping.

–Iron is subdivided in 150 2 cm thick plates (260 × 260 cm2 )

•Two coils magnetise the iron plates to provide a 0.9 T dipole field in the beam region•Active detector:

– Strips of extruded polystyrene scintillator (1 x 4 x130 cm3) – Only half the slots instrumented– Light is collected by WLS fibreswith 1.2 mm diameter– Two planes of fast scintillator in the last part for a fast muon trigger

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20 Maggio 2005 Il futuro di NA48 43

Trigger

•• Il rate di traccia singola passa daIl rate di traccia singola passa da 11 MHz MHz (NA48/2) (NA48/2) a a circa 20circa 20 MHz MHz –– 10 da10 daii decdecadimentiadimenti del K e 7 dall’alone del fasciodel K e 7 dall’alone del fascio–– Necessita’ di un trigger di livello 0 con una reiezione di ~20 eNecessita’ di un trigger di livello 0 con una reiezione di ~20 e

poi utilizzo di un trigger software in una batteria di PCpoi utilizzo di un trigger software in una batteria di PC–– Massima flessibilita’ nello sviluppo e aggiornamento degli Massima flessibilita’ nello sviluppo e aggiornamento degli

algoritmialgoritmi•• Con l’uso del segnale dell’ odoscopio, del mu e di Con l’uso del segnale dell’ odoscopio, del mu e di

depositi di energia in quadranti del calorimetro, si depositi di energia in quadranti del calorimetro, si riesce ad ottenere la reiezione volutariesce ad ottenere la reiezione voluta–– Semplificazione del trigger veloceSemplificazione del trigger veloce–– Si evitano il piu’possibile correlazioni tra rivelatori diversiSi evitano il piu’possibile correlazioni tra rivelatori diversi–– Facilita’ di imporre offline tagli piu’severiFacilita’ di imporre offline tagli piu’severi

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20 Maggio 2005 Il futuro di NA48 44

Trigger

•• Limitare al massimo lo sviluppo di soluzioni ad hocLimitare al massimo lo sviluppo di soluzioni ad hoc–– Molto e’stato sviluppato per LHC (LHCB, Alice, etc)Molto e’stato sviluppato per LHC (LHCB, Alice, etc)–– Necessita’ di uniformare I moduli di readout di tutti I rivelatoNecessita’ di uniformare I moduli di readout di tutti I rivelatoriri–– Utilizzo di hardware commerciale (PC, Switch Eth Gb, etc)Utilizzo di hardware commerciale (PC, Switch Eth Gb, etc)

•• Quindi trigger di livello 0 semplice seguito da una Quindi trigger di livello 0 semplice seguito da una farm di PCfarm di PC–– Riduzione del rate in ingresso ai PC sotto il Mhz (come Riduzione del rate in ingresso ai PC sotto il Mhz (come

LHCB)LHCB)–– Trigger software sull’informazione completaTrigger software sull’informazione completa–– In totale 150000 canali In totale 150000 canali

•• 100000 Gigatracker e 15000 dalle camere a ridottissima 100000 Gigatracker e 15000 dalle camere a ridottissima occupazioneoccupazione

•• 13500 canali del calorimetro compattati, con zero 13500 canali del calorimetro compattati, con zero suppression fatta a software nei PC suppression fatta a software nei PC

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20 Maggio 2005 Il futuro di NA48 45

Trigger

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20 Maggio 2005 Il futuro di NA48 46

Time Schedule

• 2005– Launch R&D– Vacuum tests– Evaluate straw tracker– Start realistic cost estimation– Complete analysis of beam-test data– Submit proposal to SPSC

• 2006-2008– Costruction, Installation and beam-tests–

• 2009-2010– Data Taking

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20 Maggio 2005 Il futuro di NA48 47

Coinvolgimento INFN

• Oltre a Pisa, Firenze, Ferrara, Perugia e Torino si sono aggiunte le Sezioni di Roma1 e Napoli– Frascati ha firmato la proposta, ma per il momento non

chiede finanziamenti

• Per la preparazione del proposal, sono stati definiti Working groups su vari aspetti:– Veti di fotoni: convener R. Fantechi (PI)– Readout e trigger: convener M. Sozzi (PI)– Gigatracker: convener M. Martini (FE)– Beam: L. Gatignon (CERN)

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20 Maggio 2005 Il futuro di NA48 48

Interazioni con la CSN1

• Presentazione della Letter of Intent alla CSN1 di Assisi– Incoraggiamento ad andare avanti– Richieste 2005 messe in standby in attesa di una

proposta

• Presentazione della proposta in CSN1 lunedi’ scorso– Ok per andare avanti– Un po’di finanziamento per il 2005

• Definizione di una sigla P326 per i preventivi 2006

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20 Maggio 2005 Il futuro di NA48 49

Responsabilita’ (…)• Beam CERN• CEDAR CERN, Pisa, Torino• Gigatracker CERN, Ferrara, Torino, Saclay• Veti di fotoni Pisa, Napoli, Roma 1• Straw tracker Dubna, Mainz• Magnete CERN• Odoscopio Firenze, Perugia• Calorimetro CERN, Pisa• Mamud CERN, Protvino• SAC, IRC Sofia, INR Mosca• RICH• Trigger Pisa, …

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20 Maggio 2005 Il futuro di NA48 50

Progetto PRIN

• Partecipanti: Ferrara, Firenze, Perugia, Pisa, Torino, Napoli, Roma 1– Flavio Costantini coordinatore nazionale

• Attivita’ previste– Sviluppo di prototipi dei contatori di veto (NA, PI, RM1)– Sviluppo di prototipi per l’ odoscopio veloce (FI, PG)– R&D sul Gigatracker (FE, TO)– Studio del readout del CEDAR (PI)– Studio degli algoritmi e dell’hardware del trigger (PI)

• Richiesta totale di 907 K€

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20 Maggio 2005 Il futuro di NA48 51

Possibili richieste alla Sezione

• Al momento si possono definire solo linee di azione per le attivita’in Sezione, legate agli attuali interessi del gruppo– Meccanica– Elettronica– Calcolo e software

• Una definizione piu’ chiara delle richieste sara’ fatta al momento dell’approvazione con il MoU– Nel frattempo attivita’ di supporto alla preparazione del

TDR, di studio di prestazione dell’ hardware e di analisi del software del trigger

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20 Maggio 2005 Il futuro di NA48 52

Meccanica

• Contributo al progetto dei contatori di veto– Disegno delle pocket in vuoto– Disegno della struttura di montaggio dei contatori– Lavorazione dello scintillatore e del piombo dei prototipi

• Si pensa di montare due settori con in totale 160 strati di piombo e scintillatore

– Preparazione della connessione fibre-PM– Struttura meccanica per i prototipi

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20 Maggio 2005 Il futuro di NA48 53

Elettronica

• Supporto tecnico per la lettura dei fototubi dei prototipi

• Supporto tecnico per lo studio del readout del CEDAR (Multianode PMT, SiPM)

• Discussione preliminare per il progetto di schede comuni per il readout

• Supporto per l’integrazione nel banco di test del trigger di esistenti interfacce per il readout

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20 Maggio 2005 Il futuro di NA48 54

Calcolo e software

• Supporto per l’installazione di hardware per lo studio del trigger (CPU, switch Ethernet)

• Consulenza per la definizione dell’architettura del trigger software finale

• Consulenza per l’ uso di sistemi operativi tipo Realtime Linux

• Consulenza per un possibile uso del Cray XD1 per la valutazione di algoritmi “paralleli”– Argomenti di interesse “culturale” per il servizio calcolo

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20 Maggio 2005 Il futuro di NA48 55

Conclusioni

• E’stato individuato un caso fisico interessante che puo’ essere studiato con un acceleratore esistente utilizzando infrastrutture esistenti (specialmente di ingegneria civile) e parte del vecchio NA48.

• Questa nuova proposta non e’ una semplice continuazione di NA48– La collaborazione si e’allargata/rinnovata, ma necessita di

ulteriori forze: i proponenti di CKM sono stati invitati a partecipare

• L’INFN come sempre ha un ruolo chiave nella collaborazione