VERBALE DELLA RIUNIONE DELLA COMMISSIONE SCIENTIFICA NAZIONALE I
19 febbraio20 febbraio
1) Fisica del b con ATLAS
2) Fisica del b con CMS
3) BABAR - Stato generale
4) Organizzazione del gruppo BaBar
- BABAR - Camera a deriva
- BABAR - Rivelatore di vertice
- BABAR - Calorimetro adronico
5) Fisica del b con BABAR
6) HERAB - Stato generale
7) Fisica del b con HERAB
8) LHCB - Stato del progetto
9) BTEV - Stato del progetto
10) Review della Fisica del b
11) Magneti per LHC
12) Finanziamento per partecipazione a PDG
1) La fisica del B in Atlas (D.Barberis)
La potenzialita' di Atlas nel campo della fisica del B e' elevata soprattutto per studi della violazione di CP (sin 2 beta); per la misura del mixing del B_s fino a x_s ~ 42; decadimenti rari; spettroscopia (B_c).
La prosecuzione della fisica del B a 10**34 cm-2sec-1 richiede un buon apparato di trigger e di misura. Pixel ed identificazione dei mu sono gli elementi importanti.
Il tracciamento avviene in un campo magnetico di 2 Tesla, coprendo un
intervallo di |eta|<2.5 con
- 3 strati di pixel con risoluzione sigma (R phi)= 11 micron
sigma (z/R) = 80 micron
- 4 doppi strati di microstrip
- Transition Radiation Tracker (TRT) con sigma(R phi)=120 micron/hit e
separazione e/pi a basso pt.
La risoluzione in momento trasverso e' sigma(pt)/pt=0.015+/-0.0004pt(GeV/c)
per |eta|<0.5).
Il trigger per la fisica del B e' strutturato nel seguente modo:
1^ livello: un muone con pt>6 GeV/c e |eta|<2.4. Rate stimato circa
15-20 kHz;
2^ livello: e' una combinazione di vari trigger (mu+mu-, e+e-, pi+pi-) con
differenti tagli su pt, e di un trigger su 3 tracce con
pt>1.5 GeV/c. Rate stimato circa 1 kHz.
La misura del sin(2beta) viene fatta attraverso la ricostruzione del
decadimento B_d -> J/Psi K_s basata su alcune richieste riguardanti la
massa della J/Psi, il fit globale dei 3 vertici, pt minimo. L'errore
globale su questa misura si stima sara' di 0.030.
Per quanto riguarda lo studio dei decadimenti rari, B_d,s -> mu+mu-, si
prevedono dei limiti sui BR (B_s ->mu+mu- < 1.4x10**-9;
B_d ->mu+mu- < 0.4x10**-9 ) in circa tre anni di presa dati.
2) La fisica del B in CMS (M.Pieri)
CMS e' ottimizzato per la ricerca di bosoni di Higgs e nuova fisica. E' inoltre possibile fare fisica del B a costo relativamente basso. A LHC si produrranno 500k coppie b-bbar al secondo (circa 5x10**12/anno).
La quantita' di dati registrati dipendera' dalle capacita' del trigger e del DAQ (~100Hz su nastro). Il rivelatore di tracce (barrel/forward) e' costituito da strati di rivelatori a pixel di Si, strati di rivelatori a microstrip di Si e strati di microstrip gas chambers. La risoluzione e' ~15 micron per i rivelatori di Si e di ~40 Micron per le MSGC, mentre il delta(pt)/pt < 1% per pt<10 GeV e |eta|<2.4. Si passa poi a una descrizione dettagliata del rivelatore a pixel e della struttura del trigger.
Per gli studi sulla violazione di CP e' necessario stabilire se i prodotti di decadimento sono generati da un B^0 o da un bar(B^0). Si usano metodi di tag basati su a) leptone (e/mu) 'Other Side'; b) B**->B0_d pi+/- 'Same Side'; tag di carica dell'evento. Si studieranno canali di controllo: B^0_d -> J/Psi K^0_s ; B^0_d -> pi+pi- ; B^0_s -> J/Psi phi ; oscillazioni B^0_s -> bar(B)^0_s. Caratteristiche importanti richieste al rivelatore sono: la possibilita' di ricostruire tracce con pt>0.7 GeV con ottima risoluzione sui parametri di impatto e vertici secondari; un trigger che preveda 2 sistemi indipendenti per il trigger di I livello dei muoni e possibilita' di trigger di muoni a basso pt.
3) Stato dell'apparato BaBar (M.Giorgi)
La Collaborazione BaBar e' formata da Universita' e Istituti di Ricerca provenienti da 9 paesi. Per l'Italia partecipano le sezioni di BA,FE,LNF, GE,MI,NA,PD,PV,PI,RomaI,TO,TS. Giorgi richiama le informazioni generali sulla struttura della collaborazione e lo stato di attivita'. In conclusione si afferma che BaBar e' in condizione di essere installato in tempo, la produzione del solenoide e' stata un successo, la preparazione per la fisica appare promettente. Aree che presentano alcune incertezze sono: gli HDI (ATOM CHIP) per SVT, le barre di quarzo per DIRC, CsI per gli END-CAP dalla Hilger.
Si dovra' fare uno sforzo per essere pronti ad affrontare l'analisi in Italia.
4) Organizzazione del gruppo BaBar
Attualmente la camera e' a Triumf. Il 100% dei fili sono funzionanti.
Circa 10 fili sono stati sostituiti.
Il test con miscela HRS a 2100V ha dato qualche filo rumoroso, che e'
stato poi condizionato.
Il test con Xenon radioattivo ha dato un solo filo noisy (~1/4 MIP).
E' stato installato il cilindro (Pisa). E' stata verificata la tenuta
del gas. E' stata infine fatta la spedizione via terra a SLAC.
Per il 1998 si prevede, nel periodo Marzo/Giugno, un test di resistenza
dei fili e dell'HV; ancora un test di tenuta gas; l'installazione dei
componenti sui piatti e il montaggio dell'elettronica.
Per Luglio e' previsto un run di cosmici. Poi fra Agosto e Dicembre
ci sara' l'installazione in BaBar e la presa dati con i cosmici, anche
con campo magnetico.
SVT e' un rivelatore di vertice costituito da 5 layers di silicio in
grado di operare stand-alone. I layers 1,2 e 3 consistono di 6 moduli
di detector a barrel disposti intorno alla
beampipe. I layers 4 e 5 sono costituiti da moduli ad "arco" in modo
da massimizzare la copertura angolare con la minima quantita' di silicio.
Per quanto riguarda lo stato dell'elettronica, ci sono alcuni problemi
(in via di risoluzione) per i chip di readout.
Per i power supplies e' disponibile il prototipo finale ed e' sotto test.
I risultati preliminari sono positivi.
SVT deve essere completato entro la fine del 1998; la consegna dei
componenti (ad eclusione dei chips) segue i tempi previsti.
Eventuali ritardi (elettronica, etc) sono riassorbibili in modo da
poter rispettare le date previste.
Alla costruzione di questo detector collaborano le Sezioni di Bari
Genova, Napoli e i Laboratori di Frascati.
Produzione, test e installazioni sono stati effettuati con successo,
rispettando i tempi. L'elettronica, DAQ, HV, monitors e trigger sono
vicini al completamento. Anche il software e' a buon punto e con
l'IFR e' stato possibile dare vari contributi alla fisica per il
"BaBar Physics Book".
C'e' comunque ancora molto lavoro da fare, riguardante il cablaggio,
la data acquisition, il software e l'analisi, piu' run di cosmici.
Tutto questo deve fare i conti con una contrazione sui finanziamenti,
tenuto conto che questo progetto e' quasi totalmente italiano.
5) Potenzialità di BaBar per la fisica del B da qui al 2005 (F.Ferroni)
La macchina raggiungerà una luminosità di picco di 3x10**33 cm-2sec-1 e una luminosità integrata (1 anno) di 30 ft-1, corrispondente a circa 30 M di coppie B-bar(B) per anno.
Le caratteristiche principali sono l'avere collisioni asimmetriche, un'eccellente rivelatore di vertice (SVT), un buon particle ID (DIRC) e la possibilità di rivelare adroni neutri (IFR).
Viene a questo punto presentato un compendio della fisica studiabile con questo apparato.
Vengono discusse le misure degli elementi Vbc, Vub, Vtd e degli angoli del triangolo di CP. Alcune misure (alfa, gamma) saranno un vera sfida per le possibilità sperimentali raggiungibili.
6) Stato dell'esperimento Hera-B (M.Bruschi)
Bruschi illustra lo stato dell'installazione dell'esperimento a Desy.
Per il run del 98 l'esperimento è previsto avere:
I problemi di R&D delle MSGC (inner tracking) sono stati risolti con l'adozione della soluzione GEM ed è iniziata la produzione.
L'R&D per l'outer tracking, dove si osservano scariche per effetto Malter, è ancora in corso e forse si avrà l'intero tracking per il run del 1999.
La parte di responsabilità italiana (readout e pretrigger Ecal) sono in fase di produzione. Sono stati analizzati i dati ottenuti nel run 1997; sono stati osservati picchi di MIPs correlati con tracce misurate nel vertex detector.
7) Potenzialita' di Hera-B (A.Zoccoli)
Zoccoli passa in rassegna le potenzialita' dell'esperimento nella misura della violazione di CP a Hera. Ad Hera-B sara' possibile, in un anno di run, porre un limite sul mixing di B0 sino a Xs< 16. L'alta statistica di eventi bbbarra prodotti e' pero' accompagnata da un fondo naurale molto elevato, sara' percio' cruciale il funzionamento ottimale del tracking per poter separare i vertici secondari ed identificare in tal modo i decadimenti del B.
L'obbiettivo per il 1998 e' la misura della sezione d'urto sigma (bbbarra) per la quale al momento esistono scarsi dati sperimentali. Il metodo proposto e' quello di osservare J/psi -->e+e- nel calorimetro e poi verificare, con il vertex detector, che la J/psi emerge da un vertice secondario.
Nel 1999 dovrebbe essere misurabile il segnale nel canale J/psi K0, a quel punto si potranno valutare con maggior precisione le potenzialita' di Hera-B per la misura della violazione di CP.
Viene anche illustrato il metodo di calibrazione delle celle del calorimetro mediante la ricostruzione di pioni neutri. La simulazione indica che si potrebbero calibrare le varie celle del calorimetro all'1-2%.
8) Stato della proposta LHC-B (C.Matteuzzi)
Lo stato del progetto e' il seguente: Febbraio 1998 consegna del Technical Project; 3 Marzo 1998 presentazione a open LHCC; estate '98 risposta da LHCC, se positiva, la costruzione e' prevista fra il 2001 e il 2004.
L'uso di LHC per la fisica del b e' motivato dall'alta sezione d'urto (circa 10**12 B/anno); che vengono prodotti tutti i tipi di adroni (B+/- B_d B_s B_c Lamda_b etc) ed ha una frazione ragionevole di segnale (sigma(b-bbar)/sigma_inelastica ~ 5x10-3). Come svantaggi, derivanti dall'alta densita' di particelle associate, ci sono il fondo combinatoriale, il detector occupancy, i danni da radiazione, l'alto rate di bunch crossing (che ha effetto sul trigger).
Tenendo conto di accettanza, trigger, ricostruzione, LHC-b dovrebbe arrivare a circa 10**9 B/anno.
Il detector ha un rivelatore di vertice con risoluzione sul parametro di impatto di circa 40 micron, un tracking (honeycomb chambers per l'outer e MicroStrip Gas Chambers+ Gaseous Electron Multiplier per l'inner) con una risoluzione in impulso delta(p)/p ~0.3%. La calorimetria e' costituita da un preshower (Pb+scintillatore) da un calorimetro e.m. (shashlik) e da un calorimetro adronico (Fe+scintillatore).
I RICH (1 e 2) hanno come scopo l'identificazione pi/K/p nel range 1-150 GeV, permettendo il tag del B e l'id del canale CP.
Sono in corso studi delle prestazioni del rivelatore LHC-b attraverso MonteCarlo (Pythia/Jetset + Geant).
Le Sezioni interessate al progetto sono quelle di Bologna, Cagliari, Firenze, Genova, Milano, Roma I, Roma II, con riguardo per il RICH e il preshower (calorimetria).
9) Stato della proposta B-TeV (Moroni)
La prima generazione di esperimenti per lo studio della fisica del b (BaBar, BELLE, CDF, Hera-b) misureranno con buona precisione sin(2 beta), mentre non ci si aspettano risultati consistenti su B_s mixing, decadimenti rari e altri aspetti di questa fisica.
Da questo ne deriva la necessita' di una seconda generazione di esperimenti, in modo da completare il quadro sperimentale: in questa prospettiva vanno inquadrati esperimenti come BTeV e LHC-b.
Per quanto riguarda BTeV, le sue caratteristiche chiave sono:
I vantaggi di BTeV rispetto a LHC-b sono in parte legati alla macchina (l'energia 7 volte piu' elevata di LHC-b comporta uno spettro di momento piu' elevato e quindi una PID piu' difficoltosa e la piu' alta molteplicita' crea problemi nel trigger e nel tracking) e in parte al rivelatore ( spettrometro a 2 bracci, rivelatore di vertice in campo magnetico, presenza del rivelatore di vertice a pixel che permette di costruire un trigger sui vertici secondari al livello I).
Attualmente BTeV e' un progetto di R&D approvato dal Fermilab per svolgere un programma dedicato alla fisica dei quark pesanti. E' gia' iniziata la costruzione della nuova sala sperimentale a C0 e sono in corso studi di simulazione (trigger , fondi, ricostruzione) ed e' stato costituito un gruppo pixel con fondi per R&D.
Il programma e' di costruire e preparare la sala sperimentale (1998), fare simulazioi e sviluppo di rivelatori (1998-99), presentare un TDR (2000), iniziare una sperimentazione con rivelatori prototipo (2000-01), completare la fase di test e installazione (2002-03) e infine iniziare il run (2004).
10) La fisica del B da qui al 2005 (M.Mangano)
La fisica del B e' uno strumento per sondare accuratamente la fisica del "flavour" tramite misure dirette degli elementi di V_CKM, e misure indirette di V_CKM (mixing, violazione di CP, decadimenti rari).
I fenomeni di violazione di CP presentano un particolare interesse (asimmetria materia/antimateria, momenti di dipolo elettrico, ecc ), ma dal punto di vista della fisica del flavour, e del b in particolare, non sono piu' interessanti dei decadimanti rari o del mixing. La valutazione di quello che potra' essere lo stato della fisica del B nel 2005 e' dunque legata all'analisi dei progressi in tutte le aree della fisica del flavour, con in piu' quella di alcune misure preliminari come masse, vite medie, branching ratio e a valutazioni relative alle prestazioni dei vari apparati, tenendo conto infine di valutazioni di particolari modelli teorici. In sintesi, ci si puo' aspettare che nel 2005 avremo buone misure di sin(2*beta), ma si dovranno affrotare le misure precise di sin (2*alfa) e gamma.
11) Discussione sui magneti di Atlas e CMS (Ciapetti, Zumerle)
Ciapetti e Zumerle illustrano lo stato dei finanziamenti per i magneti di ATLAS e CMS.
Per ATLAS, Ciapetti ricorda alla Commissione che la quota parte italiana dei Common Projects è di 19.8 MSF così ripartita: B0 2.5 MSF ("5%", finanziato), Avvolgitrice 3.5 MSF ("5%", finanziato), Cavo (1/4) 3.4 MSF ("5%" e Gr.1, in finanziamento), BT 6.7 MSF, Ingegneria 0.5 MSF, Supporti 1.9 MSF, Cash 1.3 MSF.
Per il cavo (3.4 MSF+ iva = 4.9 GL) c'è la proposta di destinare la cifra di 1840 ML a bilancio del progetto 5% Superconduttività originariamente prevista per la stagnatura del cavo di CMS, all'acquisto del cavo di ATLAS. Con questa acquisizione si renderebbero disponibili 800 ML (attualmente a MI) per finanziare analoghe iniziative di CMS. Ciapetti ricorda inoltre che i tagli di bilancio del '97 hanno ridotto il finanziamento disponibile a MI da 5 GL a 3.83 GL. Per BT c'è la proposta di far partire la gara nel '98 con una competenza di 9.6 GL da ascrivere a cassa in parti uguali nel '99-'00-'01 mentre i supporti potrebbero essere ordinati nel '02.
Zumerle illustra gli impegni italiani nei fondi comuni di CMS che riguardano l'avvolgimento del solenoide (15.6 MSF) e l'offline (0.5 MSF). Alla spesa del solenoide va aggiunta una cifra di 1920 ML (150 dei quali già finanziati dal gr.1) per l'avvio degli studi preliminari, sfruttando l'analoga cifra prevista nel 5% a favore di CMS. Viene sottolineato che tale importo (o parte di esso) è da impegnare al più presto per permettere all'Ansaldo di proseguire senza interruzione gli studi di ingegnerizzazione.
La quantificazione delle spese urgenti è di 420 ML.
La Commissione esprime parere favorevole all'utilizzo dei fondi "cavo CMS" per il cavo di ATLAS nell'ambito del progetto "5%"; propone che nell'ambito delle riassegnazioni degli avanzi '97, la cifra di 420 ML venga trasferita da C.App. MI a C.App. GE per spese urgenti di ingegnerizzazione dell'avvolgitrice di CMS. Nel contempo esprime il proprio disagio per la mancanza di una tempestiva informazione su materie di così grande rilevanza economica, chiedendo alle Collaborazioni un rendiconto scritto sugli impegni fino a qui presi per i magneti di LHC.
12) Partecipazione ai lavori del Particle Data Group (PDG) (G.Conforto)
Due italiani, C.Caso e G.Conforto, partecipano all'attivita del PDG. Le spese per queste attivita', precedentemente in parte coperte con finanziamenti del gruppo II, sono attualmente prive di copertura.
Viene richiesto un contributo al gruppo I nella misura di 17 Ml per FI e 17 Ml per GE. La commissione approva un finanziamento di 30 Ml in totale per m.e. e di 4 Ml per consumi.
Prossima riunione
La prossima riunione della commissione e' fissata per l'8-9 aprile 1998 a Roma.