Relazione sulla attivitā scientifica 1999: Esperimento ZEUS
Responsabili Nazionali: A.Nigro, A.Zichichi
Sezioni Partecipanti: Bologna, Cosenza, Firenze, Padova, Roma1, Torino
Composizione dei Gruppi:
Sezione di Bologna: G.Abbiendi, F.Anselmo, P.Antonioli, G.Bari, M.Basile,
L.Bellagamba, D.Boscherini, A.Bruni, G.Bruni, G.Cara Romeo, G.Castellini,
L.Cifarelli, F.Cindolo, A.Contin, N.Coppola, M.Corradi, S.De Pasquale,
P.Giusti, G.Iacobucci, G.Laurenti, G.Levi, A.Margotti, T.Massam, R.Nania,
F.Palmonari, A.Pesci, A.Polini, G.Sartorelli, Y.Zamora Garcia, A.Zichichi
Gruppo collegato di Cosenza: M.Capua, A.Mastrobernardino, M.Schioppa, G Susinno
Sezione di Firenze: G.Barbagli, E.Gallo, P.Pelfer
Laboratori Nazionali di Frascati: G.Maccarrone, L.Votano
Sezione di Roma I: G.D'Agostini, G.Marini, A.Nigro, M.Raso
Sezione di Padova: A.Bertolin, R.Brugnera, R.Carlin, F.Dal Corso, U.Dosselli,
S.Dusini, S.Limentani, M.Morandin, M.Posocco, L.Stanco, R.Stroili, C.Voci
Sezione di Torino: M.Arneodo, R.Cirio, M.Costa, M.I.Ferrero, S.Maselli,
V.Monaco, C.Peroni, M.C.Petrucci, M.Ruspa, A.Solano, A.Staiano
Introduzione
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Il run di luminositā per fisica si č svolto fino alla fine del mese di Aprile
1999 con collisioni tra fasci di elettroni di energia Ee=27.5 GeV e protoni di
energia Ep=920 GeV. La luminosita` accumulata dall'esperimento e` di 12.6 pb-1
(pari al 74% della luminosita` fornita dalla macchina), per un totale di
15.7x10^6 eventi utilizzabili per le analisi di fisica.
Dal mese di Luglio 1999 a Dicembre 1999 si e` operato con collisioni tra
positroni e protoni (con le stesse energie dei fasci), e sono stati accumulati
19.9 pb-1 (il 70% della luminosita` fornita da HERA), corrispondenti a circa
20x10^6 eventi utilizzabili.
Rivelatori e progetti con responsabilitā italiane
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I rivelatori di completa o prevalente responsabilitā dei gruppi italiani
sono il sistema per la rivelazione e misura dei muoni (Barrel, Rear e Forward),
lo spettrometro per protoni leading, LPS, ed il tracciatore per elettroni
diffusi a piccoli angolo Beam Pipe Tracker, BPT. Il corretto funzionamento dei
rivelatori e` possibile grazie alla presenza continua di esperti.
Sono proseguiti i lavori per la realizzazione del MVD (Micro Vertex Detector).
La componente italiana coordina l'elettronica e partecipa alla realizzazione
del sistema di front-end, read-out ed acquisizione (chip HELIX ed ibridi
Padova e Torino, sistema di basse tensioni Torino, DAQ Bologna e Firenze,
inter-connessione ibridi e piccola meccanica per assemblaggio Padova e Roma).
Sono stati prodotti gli ibridi ed i wafers. A causa di una variazione del
progetto consistente nello spostamento di un pannello di raccolta dei cavi
provenienti dai moduli del rivelatore, la lunghezza dei cavi e` passata da
circa 1 m a 6 m. E` in corso di realizzazione il sistema di basse tensioni ed
e` stata completamente definita la struttura del sistema di acquisizione.
Produzione Monte Carlo e Calcolo
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Durante il 1999 i cluster situati nelle sezioni INFN hanno prodotto circa il
30% del totale degli eventi Monte Carlo di ZEUS. E` stato definito e
realizzato un programma di upgrade del calcolo, potenziando le sezioni ed il
cluster italiano di DESY.
Analisi Dati
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L'analisi dei dati ha condotto ad una serie di nuovi risultati, sia pubblicati
che presentati come preliminari alle conferenze.
Lavori pubblicati durante il 1999:
1. Measurement of Jet Shapes in High Q2 Deep Inelastic Scattering at HERA
The Europ. Phys. Jou. C8 (1999) 3, 367-380
2. Measurement of High Q2 Charged-Current e+p Deep Inelastic Scattering Cross
Sections at HERA
The Europ. Phys. Jou. C DOI.1007/s100529900280
3. Forward Jet Production in Deep Inelastic Scattering at HERA
The Europ. Phys. Jou. C6 (1999) 239-252
4. Measurement of the Diffractive Cross Section in Deep Inelastic Scattering
using ZEUS 1994 Data
The Europ. Phys. Jou. C6 (1999) 43-66
5. Measurement of inclusive D*+- and associated dijet cross sections in
photoproduction at HERA
The Europ. Phys. Jou. C6 (1999) 67-83
6. Exclusive Electroproduction of Rho0 and J/Psi Mesons at HERA
The Europ. Phys. Jou. C6 (1999) 603-627
7. ZEUS Results on the Measurement and Phenomenology of F2 at Low x and Low Q2
The Europ. Phys. Jou. C7 (1999) 609-630
8. Measurement of Multiplicity and Momentum Spectra in the Current and Target
Regions of the Breit Frame in Deep Inelastic Scattering at HERA
The Europ. Phys. Jou. C11 (1999) 2, 251-270
9. Measurement of High Q2 Neutral Current e+p Deep Inelastic Scattering Cross
Sections at HERA
The Europ. Phys. Jou. C11 (1999) 3, 427-445
10. Measurement of Dijet Photoproduction at High Transverse Energies at HERA
The Europ. Phys. Jou. C11 (1999) 1, 35-50
Lavori sottomessi per pubblicazione durante il 1999:
11. W Production and the Search for Events with an Isolated High-Energy Lepton
and Missing Transverse Momentum at HERA
(DESY 99-054, accettato da Phys. Lett. B)
12. Search for Contact Interactions in Deep Inelastic e+p -> e+X Scattering at
HERA
(DESY 99-058, sottom. a Europ. Phys. Jou.)
13. Angular and Current-Target Correlations in Deep Inelastic Scattering at
HERA
(DESY 99-063, accettato da Europ. Phys. Jou. C)
14. Measurement of D* production and the charm contribution to F2 in deep
inelastic scattering at HERA
(DESY 99-101, accettato da Europ. Phys. Jou. C)
15. Measurement of the Spin-Density Matrix Elements in Exclusive
Electroproduction of Rho0 Mesons at HERA
(DESY 99-102, accettato da Europ. Phys. Jou. DOI)
16. Measurement of diffractive photoproduction of vector mesons at large
momentum transfer at HERA
(DESY 99-160, sottom. a Europ. Phys. Jou.)
17. Measurement of inclusive prompt photon photoproduction at HERA
(DESY 99-161, accettato da Phys. Lett. B)
18. Measurement of the E2T,jet/Q2 dependence of the forward jet production at
HERA (DESY 99-162, accettato da Phys. Lett. B)
Le principali attivitā di analisi che hanno condotto a risultati preliminari o
finali presentati alle conferenze, possono essere riassunti come segue:
Funzioni di struttura e fisica Elettrodebole
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E` stata effettutata, utilizzando il BPT, una misura della funzione di
struttura F2 ai valori piu` bassi di x e Q2, studiando la transizione al
regime di QCD non-perturbativa.
Sono state misurate le sezioni d'urto ep in interazioni di corrente neutra e
carica. Queste ultime hanno condotto alla estrazione della massa del
propagatore del W, che risulta in ottimo accordo con la misura della massa
dello stato on-shell. Il confronto tra le sezioni d'urto a corrente neutra per
elettroni e positroni ha mostrato gli effetti dovuti all'interferenza tra
fotone e Z0.
In generale le sezioni d'urto risultano in ottimo accordo con le predizioni del
Modello Standard.
Heavy Flavors
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E` stata effettuata una misura preliminare della produzione di beauty in
fotoproduzione per eventi con due jet ed un leptone (elettrone o muone). Sono
state misurate le sezioni d'urto inclusive per produzione di Ds e D* in
fotoproduzione, e le sezioni d'urto del jet del charm in eventi con
fotoproduzione di D*.
La misura delle sezioni d'urto di produzione di D* in deep inelastic
scattering (DIS) ha permesso la misura del contributo del charm alla funzione
di struttura F2 del protone.
E` stata studiata la produzione anelastica di charmonio in fotoproduzione.
In particolare si sono confrontati i rapporti delle sezioni d'urto di Psi' e
J/Psi con le predizioni del modello di singoletto di colore.
Stati finali adronici
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Si sono misurate le distribuzioni degli eventi con 3-jet in fotoproduzione e
sono state confrontate con le predizioni pQCD. E` stato effettuato uno studio
sulla sotto-struttura dei jets in fotoproduzione, che ha mostrato come il jet
si "allarghi" ed aumenti la molteplicita` dei sotto-jets con la pseudorapidita`
del jet (verso la direzione del protone incidente), compatibilmente con
l'aumento della frazione di jet gluonici all'aumentare della pseudorapidita`.
In DIS la misura delle sezioni d'urto differenziali per dijet ad alto Q2 ed il
rapporto con la sezione d'urto di produzione di 1 jet ha condotto ad una nuova
e precisa misura della costante di accoppiamento forte.
Si sono effettuati studi sulla molteplicita` e gli spettri di impulso nelle
regioni di frammentazione e del bersaglio in DIS . Le predizioni basate su
MLLA e LHPD (Local Hadron Parton Duality) non sono consistenti con i dati.
Fisica diffrattiva
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E` stata misurata la produzione di D*(2010) in DIS diffrattivo; la frazione di
eventi con D* prodotti in modo diffrattivo e` consistente con la frazione di
eventi diffrattivi osservati nel DIS.
E` stata misurata la dissociazione diffrattiva inclusiva di fotoni virtuali in
termini della funzione di struttura diffrattiva F2D(4), in eventi in cui il
protone e` rivelato dal LPS.
Sono stati studiati i rates di eventi con un barione leading nello stato
finale, utilizzando il LPS ed il calorimetro per neutroni forward di ZEUS. La
frazione di eventi con un protone o neutrone leading risulta praticamente
indipendente, nel dominio cinematico studiato, dalle variabili cinematiche del
DIS.
Si e` studiata la produzione diffrattiva dei mesoni vettoriali Rho0, Phi ed
Omega in DIS ad alte scale di massa (Q2 o |t|) .
Fisica esotica
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La ricerca di interazioni di contatto ha condotto a nuovi limiti sulle scale
efficaci di massa che caratterizzano queste ipotetiche interazioni,
paragonabili a quelle ottenute dagli altri collisionatori.
Sono stati ricavati nuovi limiti sulla produzione di elettroni eccitati e
sulla produzione di particelle supersimmetriche in interazioni con violazione
della R-parita`. E` stata condotta una ricerca di Lepto-Quarks (LQ) che
violano il numero leptonico di flavour, che ha condotto a nuovi limiti sulla
costante di accoppiamento per il rapporto di decadimento in muone in funzione
della massa del LQ. Si sono effettuate ricerche di risonanze nel canale s
studiando la massa invariante del sistema elettrone-jet (e neutrino-jet in
interazioni a corrente carica), che hanno condotto a limiti sulla produzione
di LQ, che variano in relazione al tipo di LQ ed agli accoppiamenti.
Responsabilitā generali
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Durante il 1999 la partecipazione italiana a ZEUS č stata caratterizzata da
responsabilitā ed attivitā di interesse generale (Deputy Spokesman, Run
Coordinators, Responsabili di gruppi di fisica, Coordinatore del trigger,
membri dello Zeus Editorial Panel, partecipazioni ad Editorial Boards).
Graziano Bruni (Bologna)