ALEPH : presa dati 1997

Il 1997 ha visto il primo run di alta statistica alle energie di LEP II, Aleph ha raccolto circa 60 pb-1 a 183 GeV con una efficienza globale del 94%, la più alta tra gli esperimenti LEP. La statistica raccolta permetterà una misura assai competitiva della massa del W per mezzo della ricostruzione diretta e di espandere notevolmente la regione esplorata per la ricerca del bosone di Higgs e di nuova fisica.

I Sottorivelatori di responsabilità dei gruppi italiani si sono comportati egregiamente. Per quanto riguarda il calorimetro adronico (HCAL) e le camere dei mu (MUON) di completa responsabilità italiana (sezioni di Bari e di Pisa, Laboratori Nazionali di Frascati) la presa dati è trascorsa in maniera uniforme e con la ormai tradizionale altissima efficienza. La stabilità della risposta in energia del calorimetro adronico è stata mantenuta attorno all'1% , come da progetto, sfruttando i mu prodotti da eventi gamma-gamma. L'efficienza di identificazione di mu isolati è risultata paragonabile agli anni passati, cioè di circa il 90% includendo l'accettanza geometrica. Il nuovo rivelatore di vertice al silicio con lettura su doppia faccia (VDET) espressamente progettato per migliorare le prestazioni a LEP200 (sezioni di Bari, Firenze e Pisa) ha dato ottime prestazioni. La risoluzione spaziale è stata di 8.5 micron nella vista r-phi e 19 micron nella vista z, l'efficienza di associazione di hit a tracce estrapolate al VDET è stata maggiore del 97%. Il rivelatore ha funzionato in maniera uniforme e continua durante tutto il periodo della presa dati, un problema con la lettura di un modulo sul lato z verificatosi alla fine di Ottobre (relativo quindi a 1/48-simo della copertura angolare in z) dovuto a un condensatore di disaccoppiamento difettoso è stato prontamente identificato e risolto. La posizione spaziale del VDET è regolarmente controllata per mezzo di diodi laser che erano stati instalati solo in via sperimentale nel 1996. Quest'anno sono stati pienamente operativi ed hanno permesso di misurare gli spostamenti del detector rispetto al resto di Aleph, spostamenti risultati ampiamente entro le tolleranze di progetto. Nel corso del 1997 i gruppi italiani hanno anche contribuito al mantenimento degli slow control del luminometro SICAL e della elettronica della TPC.

Analisi dei dati

L'analisi dei dati da parte dei gruppi italiani si svolge sfruttando sia strumenti di calcolo al Cern che nelle sezioni e laboratori; lo strumento principale in Italia è il cluster DANTE costituito da 7 stazioni di tipo RISC, un robot che permette la gestione di 48 cassette DLT da 20 Gb, un robot per dischi ottici da 114 Gb e circa 30 Gb di disco SCSI. Il cluster DANTE si trova presso la sezione di Pisa e viene acceduto regolarmente dai vari utenti presso le sezioni e laboratori italiani.

I fisici di ALEPH che afferiscono alle sezioni INFN, in particolare dottoranti, postdoc e giovani ricercatori svolgono un ruolo di primo piano nelle analisi di fisica di ALEPH.
Inoltre il forte coinvolgimento italiano nella analisi dei dati di ALEPH si riflette nelle responsabilità di tipo organizzativo che sono spesso affidate a membri di gruppi INFN (es.: il coordinatore generale dell'offline, il coordinatore della fisica elettrodebole, il coordinatore della fisica heavy flavour per la parte elettrodebole, il coordinatore per la ricerca di supersimmetria).

Per quanto riguarda la fisica a LEP II lo sforzo italiano si sviluppa su due fronti, il primo relativo agli studi necessari per la misura della massa del W ed il secondo riguardante la ricerca di supersimmetria.

Si prevede che la consistente statistica accumulata quest'anno a 183 GeV permetterà di misurare la massa del W con un errore statistico di circa 130 MeV. La media delle misure del 4 esperimenti LEP consentirà quindi un notevole progresso nella conoscenza di questo importante parametro già con i dati raccolti quest'anno a condizione che i sistematici siano tenuti sotto adeguato controllo.
I gruppi italiani occupano un ruolo di primo piano nella calibrazione dei jet , fonte di un importante sistematico, e nella selezione di eventi semileptonici e leptonici. Le basi di questo sforzo sono state poste quest'anno con il completamento della analisi della sezione d'urto di produzione di coppie W a 161 e 172 GeV e la prima misura della massa del W a 172 GeV con la ricostruzione diretta degli eventi, misura ancora largamente dominata dalla statistica ma di grande interesse in prospettiva.

La ricerca di nuova fisica è un'altro aspetto di primaria importanza della analisi dei dati di LEP II e la ricerca di stati supersimmetrici riguarda una delle possibilità più promettenti. In questo scenario alcuni dei canali più interessanti sono oggetto di intenso studio da parte dei gruppi italiani che frequentemente sono stati responsabili delle relative pubblicazioni o dei contributi alle conferenze internazionali. In questo senso vanno sicuramente citate le analisi per la ricerca del chargino, dello stop, dello sbottom e dello stau.
Questo sforzi si stanno estendendo allo studio di canali di decadimento con violazione di R-parità ed ai canali con gravitino leggero.

Il notevole aumento della energia nel centro di massa ha permesso il superamento della soglia di produzione di coppie ZZ e la conseguenze necessità di utilizzare il b-tagging per la ricerca del bosone di Higgs. Attualmente ALEPH è in grado di riconoscere un jet contenente un quark b con una efficienza dell'80% e con una purezza superiore al 90%. Lo sviluppo di questo strumento ha permesso di estendere la zona di esclusione per il bosone di Higgs nel modello standard fino a masse di 88 GeV (95% C.L.) e di incrementare notevolmente lo spazio dei parametri esplorato nel modello supersimmetrico minimale, come indicano i risultati preliminari ottenuti dai dati a 183 GeV. L'incremento tipico delle zone di esclusione rispetto alle analisi finali di LEP I è di 20 GeV, a questo notevole miglioramento, destinato a crescere, hanno notevolmente contribuito i gruppi italiani sia con lo sviluppo e adattamento del programma di ricostruzione delle tracce che con il programma finale di analisi.

Non va infine dimenticato lo sforzo relativo alle analisi finali dei dati raccolti al picco della Z. Per ragioni di spazio non si può entrare nel dettaglio dei risultati di elevata importanza scientifica ottenuti e pubblicati da Aleph, con notevole contributo dei gruppi italiani, nella fisica elettrodebole, nella fisica dei quark pesanti e del leptone tau e nello studio delle interazioni adroniche. Menzioniamo solamente la prima evidenza a più di tre sigma del processo di gluon splitting in coppie b-bbar e lo studio delle oscillazioni e decadimenti Cabibbo soppressi dei mesoni con charm, ambedue frutto di un impegno esclusivamente italiano.
L'analisi dei dati al picco è destinata a continuare con il reprocessing globale dei dati di LEP I che verrà effettuato con un programma di ricostruzione notevolmente migliorato nella parte di tracciatura. Lo sviluppo di questo programma è il risultato di uno sforzo pluriennale a cui vari membri dei gruppi INFN hanno contribuito e che è stato completato nel corso del 1997.

È necessario concludere ricordando che il contributo italiano alle analisi di Aleph è stato mantenuto ad un livello soddisfacente nonostante la forte contrazione delle spese in missioni estere che ha causato non poche difficoltà alla partecipazione italiana ai gruppi di lavoro al CERN. Se questa contrazione dovesse continuare si rischierebbe di incidere profondamente sul ritorno scientifico della nostra partecipazione all'esperimento. I nostri impegni relativi alla presa dati ed al mantenimento dei sottorivelatori sono infatti irrinunciabili ed ogni contrazione della nostra presenza al laboratorio si riflette direttamente in una diminuzione della nostra presenza alla fase finale dell'esperimento.


Roberto Tenchini (I.N.F.N. - Pisa)