L'esperimento E831(FOCUS) è un esperimento di fotoproduzione che, avvalendosi dell'apparato dell' esperimento E687 opportunamente migliorato, si propone di raccogliere una statistica di "Charm" dieci volte superiore a quella ottenuta nel precedente esperimento.
Nel 1997 l' attività si è suddivisa, come nel passato, in due parti distinte: da un lato la prosecuzione dell' analisi fisica dei dati di E687 e dall' altro la raccolta dati dell' esperimento E831.
ANALISI FISICA di E687
La collaborazione ha finalizzato l' analisi di diversi processi:
Per quanto riguarda lo studio dei mesoni charmati, l'analisi in ampiezza del decadimento Cabibbo soppresso del $D^+$ e del decadimento del $D_s^+$ in tre pioni ha portato per la prima volta ad una stima dei rapporti di decadimento per i canali a due corpi possibili. Lo studio dei canali a cinque corpi ha portato alla prima misura dei relativi rapporti di decadimento. La ricerca di canali proibiti dal Modello Standard e dei canali FCNC, FLNC e LNC, ha portato a migliorare i limiti superiori di ben 14 canali differenti, alcuni dei quali di oltre un ordine di grandezza.
Per quanto riguarda lo studio dei barioni, è stata rimisurata, con statistica più che raddoppiata, sia la massa che la vita media del barione $\Xi_c^+$, mentre è stata rivelata per la prima volta la esistenza di uno stretto stato risonante che decade in $\Xi_c^o\pi^+$, a 177.1 \pm .5 \pm 1.1 MeV sopra la massa della $\Xi_c^o$, di cui è stata anche rimisurata la massa.
Dall' esperimento, infine, sono stati estratti anche eventi che producono soltanto quark leggeri e sono stati completate importanti analisi, da un lato dell' effetto di interferenza di Drell e Soding [che ha avuto un revival recentemente: cfr. A.Abele et al., Crystal Barrel coll. Phys.Lett. B411(1997) 354] tra i mesoni vettoriali $\omega$ e $\rho$ e del comportamento risonante attorno a 1.6 GeV, con una statistica mai raggiunta prima di oltre 900.000 coppie esclusive $\pi^+\pi^-$; dall' altro della photoproduzione inclusiva del mesone scalare $f_o(980)$ con una statistica di oltre 43 milioni di eventi, evedenziando un segnale di oltre 400.000 eventi sopra il fondo. Questa indagine ha portato a rivelare per la prima volta il canale esclusivo $\gamma Be \to \phi(1020)f_o(980)$ che riveste una particolare importanza per la comprensione del meccanismo di confinamento dei quarks [cfr. F.Close et al. Phys.Lett. B319(1993)291].
RACCOLTA DATA E831
Per quanto riguarda l' esperimento E831, nella prima parte dell'anno l'attività è stata rivolta alla presa dati: shifts, calibrazioni e monitor on-line dei rivelatori. Cinque rivelatori sono stati gestiti sotto la responsabilità dei gruppi italiani [tagging del fascio (MI); spettrometro a microstrips (MI); rivelatore esterno di muoni (PV); calorimetro elettromagnetico esterno (LNF) e calorimetro adronico (PV)]. Alla fine del Run (terminato in settembre) l'esperimento E831 ha raccolto più di 6.3 miliardi di triggers, sorpassando ampiamente il goal dell'esperimento che era ottenere 10 volte la statistica di E687.
Nell' ultima parte dell'anno i gruppi italiani si sono dedicati principalmente alla messa a punto dei programmi di ricostruzione ed alla determinazione della geometria finale per il PASS-1, ovvero la trasformazione dei dati Raw in eventi ricostruiti. Il PASS-1, iniziato a Dicembre, durerà circa un anno sulle "Farms" (4 o 5) messe a disposizione dal Fermilab e richiederà shifts da parte dei fisici della collaborazione socondo turni simili a quelli adottati durante la presa dati. Gli shifts sono necessari per gestire l'enorme mole di dati e controllare la qualità degli eventi ricostruiti. La qualità dei dati raccolti nel run ha permesso di monitare il funzionamento dello spettrometro(per tutta la durata della presa dati) addirittura il numero di particelle charmate ricostrutuite per ogni shift di 8 ore. Esempi di distribuzioni di massa invariante di particelle charmate sono stati mostrati alla riunione di Torino.
Il monitor dell'intero spettrometro e dei singoli rivelatori è stato altresì disponibile via INTERNET a tutti i collaboratori in tempo reale (indirizzo: http://www-focus.fnal.gov/e831.html).
Esempi di distribuzioni di massa di pioni neutri, J/psi, $K_s^o$ e $\lambda^o$ ricostruite sono stati mostrati alla riunione di Torino.
Come detto la componente italiana è stata impegnata in cinque progetti: il calorimetro EM esterno gestito dal gruppo di Frascati (costituito da 5 persone), il microvertice ed il sistema di tagging gestito dal gruppo di Milano (16 persone), il nuovo calorimetro adronico (a "tiles" di scintillatore) ed il rivelatore esterno di muoni (a RPC) gestiti dal gruppo di Pavia (10 persone), da questo realizzati in collaborazione con il Fermilab (il calorimetro) e con la Vanderbilt University (gli RPCs).
Durante il 1997 il gruppo di Milano ha assunto incari di responsabiltà per l'intera collaborazione. L. Moroni è infatti co-spokesperson dell'esperimento. Un altro dei membri del gruppo di Milano è responsabile del "tracking" e del "vertexing" dell'esperimento. Un miglioramento ai programmi di ricostruzione delle tracce ed ai programmi di ricostruzione dei vertici ha permesso di migliorare ulteriormente la già buona efficienza di ricostruzione. Infine un ulteriore membro del gruppo ha coordinato e diretto l'utilizzo dei nuovi "software tools" che hanno permesso di utilizzare PESANTEMENTE Internet nel monitor dello spettrometro durante la presa dati. Questi "tools" hanno notevolmente semplificato gli shifts, rendendo immediamente disponibili tutte le procedure necessarie per fronteggiare le situazioni di emergenza che possono avvenire durante la presa dati. Inoltre ha permesso il monitor REMOTO, dal Italia, Corea, Messico e Brasile, in tempo reale dei singoli rivelatori. Il monitor dell'esperimento E831 viene citato sempre di più come esempio di utilizzo della Web nella fisica delle alte energie e di come dovranno funzionare i futuri esperimenti.
Uno studio del gruppo di Milano ha portato ad individuare una struttura nel fascio primario di protoni durante lo spill (super-buckets), che riduceva la qualità (S/N sui picchi di massa delle particelle charmate) dei dati raccolti. Questo studio, reso possibile dal monitor dello spettrometro e dalla ricostruzione quasi on-line delle particelle charmate, svolto in stretta collaborazione con gli esperti della macchina (Tevatron) ha permesso di risolvere questo inconveniente (che peraltro riguardava tutti gli esperimenti a bersaglio fisso) a livello di gestione della macchina.
TUTTI GLI OBBIETTIVI PROPOSTI NEL SETTEMBRE 1996 SONO STATI RAGGIUNTI SE NON ADDIRITTURA SUPERATI. LA COLLABORAZIONE HA INCONTRATO GROSSE DIFFICOLTA' DI MOVIMENTO VERSO LA FINE DEL RUN (da luglio in poi) QUANDO SONO STATE BLOCCATE LE MISSIONI ESTERE E NEL PERIODO IMMEDIATAMENTE SUCCESSIVO, QUANDO LA PRESENZA A FERMILAB PER LA PREPARAZIONE DI PASS1 E' STATA MALAUGURATAMENTE RIDOTTISSIMA.
Referenze