stato dell‘esperimento hera-b

A. Zoccoli - CSN1, 21 Settembre 2004

Stato dell‘esperimento

HERA-B

A. Zoccoli

Università and INFN - Bologna

Riunione CSN1Assisi, 21 Settembre 2004


Outline

Stato dell’esperimento

Overview delle attività di analisi

Richieste finanziarie

Conclusioni


Stato dell’esperimento (Sett.03)Risultato dei meeting del PRC del DESY e della Collaborazione HERA-B nel Maggio 2003: Visti i problemi di manpower all’interno della Collaborazione e la difficoltà ad ottenere un adeguato beam-time per il 2003/2004 è stato deciso di

terminare la presa dati dell’esperimento HERA-BSi completa così il programma sperimentale di HERA-B La Collaborazione ha deciso quindi di concentrarsi completamente sull’analisi dei dati acquisiti nel 2002/2003.Il DESY ha assicurato il proprio supporto per i prossimi anni. Il Detector è attualmente su fascio, integro e spento. Nessuna attività sul rivelatore è permessa.


Stato dell’esperimento II

Presentate due nuove proposte al PRC di Ottobre-03 per usare il rivelatore:1) HERA-g, a new experiment for glueball & hybrid studies at DESY with the HERA-B detector2) An experiment to study CP violation and mixing in the D system (abbandonata quasi subito)A Febbraio 2004 il Direttorato decide di non supportare la proposta sulle glueball in quanto non compatibile con i programmi del laboratorio (nonostante il parere favorevole del PRC sul programma scientifico).


La collaborazione si concentra completamente sull’analisi dei dati acquisiti.

Oragnizzazione articolata in working groups:1) Minimum Bias working group 2) b physics working group (Coordinatore: M. Villa)3) Charmonium working group4) glueball working group (Coordinatore: M.

Bruschi)Si prevede di terminare le analisi nel 2005 Supporto del DESY

Smontaggio apparato cominciato nello shut-down Agosto-Settembre 2004. Continuerà nello shut-down del 2005

Stato dell’esperimento-III

Data Sample

• 210 M minimum bias events• 150 M di-lepton trigger events (~300 000 J/ψ) • 35 M hard photon trigger events• 60 M “glueball” trigger events

Electrons

Il campione di datiStatistiche disponibili per l’analisi dati acquisite nel periodo di run Nov-2002- Feb.-2003:

~ 108,000 J/

σ = 64 MeV/c2

/

~ 177,000 J/ σ = 44 MeV/c2

~ 3000 (2S)

e+e-

~ 1600 (2S)

Muons


TOPIC Status NOTE Paper Referee Editors Comments

Search for the FCNC decay D0µµ

FINAL Jan. 04 May 04

W. Hofmann A. Schwartz

Y. Zaitsev, M. Medinnis

Published

Pentaquark production FINAL Feb. 04 Mar. 04

H. Albrecht A. Zoccoli

T. Knoepfle T. Zivko

Submitted

Inclusive BBbar cross section

FINAL Nov. 04 T. Knoepfle, A. Spengler

M. Villa, S. Masciocchi

Upsilon cross section PRELIMINARY Nov. 04 T. Lohse Y. Zaitesev

S. Lanyov, Th. Bauer

' Production PRELIMINARY Nov. 04 To be assigned

R. Spighi, S. Spiridonov

Hard Photon production PRELIMINARY Nov. 04 H. Kolanoski

S. Shuvalov

phi and K* production FINAL Oct. 04 M. Bruschi, D. Hansen

A. Spengler, D. Wegener

D+/D0 production ratio, open charm cross section

FINAL Nov. 04 A. Schwartz, G. Zech

B.Schwingenheuer, P. Krizan

J/ production in MB PRELIMINARY Aug. 04 W. Hoffmann A. Zoccoli

A. Bogatyrev, A. Spengler

Lambda Polarization PRELIMINARY Dec. 04 S. Erhan, G. Zech

D. Hansen, E. Klinkby

Most advanced analyses


Other ongoing analyses

A-Dependence of J/ψ productionProduction of cc and J/ψ J/ψ differential distribution and PolarizationSearch for exotic decay via J/ψ XStudy of low mass pairsExclusive B reconstructionB semi-leptonic decayV0 differential cross sectionHyperon/antihyperon productionJET productionBEC studies

About 20 topics under investigation.


Molto lavoro svolto Riprocessati tutti i dati acquisiti Monte Carlo production

Ancora circa 40 fisici attivi nell’analisi ~30 Tesi di PHD sui dati acquisitiManpower critico su alcuni argomenti Risultati preliminari su molti argomenti:

Molte presentazioni a conferenze 2 analisi terminate (1 paper published, 1 submitted)

Il Goal: finalizzare le analisi in corso entro il 2005

Alcune considerazioni


Studi sul charmonio

Le differenti analisi sono in fase avanzata e coprono si seguenti punti:

Dipendenza da A della produzione di J/ψ (effetti di soppressione) Sezione d’urto differenziale di produzione di J/ψ Studi sulla polarizzazione delle J/ψ Produzione di c

Studio delle FCNC nel decadimento D0 µµ Drell-Yan Produzione di e

Risultati preliminari disponibili, finalizzazione nel 2004-2005.

pA pN A


6 evt18 evt 3 evt

BR(Do) < 2.0 x 10-6 (90% cl)hep-ex/0405059Phys. Lett. B 596, 173 (2004)

Previous limit:CDF: BR(Do) < 2.5 x10-6

Phys.Rev. D 68 (2003) 091101

Best upper limit, but now BaBar iscoming into the game …..

HERA-B result:

Search for FCNC decay D0µµGoal: misurare il limite superiore del BR(D0 µµ). Test dei modelli supersimmetrici, MSSM predice circa 10-7.

J/ψ Differential Distribution vs pT

62

2 256

351

T

T

T p

pA

dp

d

80% of e+e-

sample

Broad coverage in pT

HERA-B


Power-law parameterization: ApNpA

W

C

W

C

C

W

CW L

L

N

N

AA log

)/log(

1

Solo run con fili di C e W in contemporanea (per ridurre i sistematici).

J/ψ A-dependence

Statistical uncertainties only

10% of µ+µ- sample Parametrizzazione più usata: = (xF,pT)

Modelli teorici ancora da migliorare (effetti nucleari sia su stato iniziale che su stato finale). Differenze significative ad xF negativi

Importante per l’interpretazione dei dati degli ioni pesanti ed il QGP.

Ψ(2S) Production

(2 ) (2 ) /

/ / (2 )

( (2 ) )

( / )S S J

J J S

BR S l l N

BR J l l N

Misura del rapporto di produzione produzione di ψ(2s) vs J/ψ Verifica previsioni QCD

Buon accordo con altri esperimenti

√s

A

(1.6 ± 0.2stat)% C

(1.8 ± 0.4stat)% W

/

)2(

J

S

BR

BR

Dal canale elettronico (simili risultati per i muoni)


χc ProductionR(c): frazione di J/ψ prodotte da decadimento di c.

Risultato preliminare: R(c) = 0.21 ± 0.05

su statistica parziale (20%).

Statistica totale ~ 15000 eventi ee+μμ (un fattore 40 meglio del 2000)

Goals: misura R(c) vs A e rapporto c1/c2

HERA-B 2000 (~400 ev): R(c) = 0.32 ± 0.07.(Phys.Lett. B561(2003) 61)


Vantaggi HERA-B:•grande range in

rapidità•grande range in pT

•alta energia nell’urto pA

•diversi materiali

Analisi ancora in corso.

pCπ°X

pCX

pCX

Produzione diretta di :processo dominante gq q Sensibilità alla gluon density function

Sorgenti bkg anch’esse importanti per QCD

Hard photon production

pC X: Hera-B prelim.


σ(bb): Detached J/ψ Analysis Ricerca di J/ψ staccate del vertice primario. Confronto tra distribuzioniUpstream (no signal) e Downstream (segnali di b).

l+

J/Bz

X

l-

IW

upstream | downstream

Tagli su Δz e parametro di impatto.

Normalizzazione sulla sezione d’urto di J/ ψ diretta Minimizzazione dei sistematici


Analisi completata su tutta la statistica, risultato preliminare:

σ(bb) - II

0.027 0.004 0.005

/

bb

J

20% errore sistematico, da ridurre.Principale contributo:Br(bbJ/X) = 2.320.20%

e usando σ(J/)=357±2±36 nb/nucleon

9.8 1.4 2.0 nb/nucleonbb


cross section 25% W + 75 % C (targets) Mass resolution between 140 and 160 MeV/c2

Background: Combinatorio + Drell-Yan (1S) / (2S) / (3S) relative production fixed to E605 results

→µ+µ-

→e+e-

σ() vs s

0

( ) = 3.4 0.8 pb/nucleony

dBr l l

dy


Analisi su dati MB

Search for Pentaquark states V0 cross section Open charm cross section Hyperon-antiHyp. prod. and K* production polarization Inclusive distributions Total J/ cross section

Open Charm Production - I

Open charm signals in minimum bias data:

KD0 KD KDD 0*

• Production Cross Sections for D0, D+, D*+

• Production Ratios D+/D0 and D*+/D0

201890 DN 1298D

N 843* DN

ii

DD LABR

N

Assuming Aα dependence with α = 1

Open Charm Production - II

0D

D

Theoretical curves are NLO from R.Vogt

=mc

=2mc

PYTHIA underestimates D+/D0 ratio

HERA-B: Charm = 1.5 (D0,D+)


Misura della sezione d’urto in funzione di ARisultati del 2000 pubblicati su: Eur.Phys.J. C 29,181 (2003)

Armenteros-Podolanski plot

KS→π+π-

→pπ-

Ks ~ 3.40 x 106 evts σ ~ 4.9 MeVΛ ~ 0.94 x 106 “ σ ~ 1.8 MeVΛ ~ 0.45 x 106 “ σ ~ 1.8 MeV

Statistics:

π-

V0

p-beam

Ap

V0 production


: ~ 2000, σ ~ 8 MeV: ~ 1000, σ ~ 8 MeV

(Carbon target)(1520) p K- + c.c.

Mass GeV/c21.2 1.3 1.51.4

x103

2

4

0

6

± (1321) (1116)±

(all targets)

-

Ottima identificazione protone/kaone (with RICH) Statistiche di ± molto elevate

- : ~ 11300, σ ~ 2.6 MeV+ : ~ 7700, σ ~ 2.6 MeV

Segnali chiari ed adalta statistica:

Hyperon production


Present experimental situation:– 12 reports of a narrow resonance (NR) in nK+ or pK0

s near 1530 MeV/c2 (+).

– 8 reports this year of negative results on searches for +.

– H1 reports a NR decaying into D*p (0c ) but Zeus, CDF,

FOCUS report non-observation.– NA49 reports a NR decaying into -- (--) but Zeus, CDF,

E690, Babar report non-observation.

Situazione ancora poco chiara!

The pentaquark search

HERA-B analisi dei dati Minimum Bias:+(1530) p K0

s p +-

--(1862) - - 0 - - p - - -

Θ+(1530) → nK+ or pK0

uudds

ddssu uussd

-- → -π- + → 0π+

1.4 1.475 1.55 1.625 1.7

UL(95%): Carbon

Massa invariante pK0s (GeV/c2) nell‘intervallo -0.3< rapidity

< 0.3

Results on +(1540) p K0s , UL(95%)

mass=3.9 MeV @ +

Limite su sezione d‘urto: Bd/dy|y=0 =3-22 b/N 1521 < m(pK0

s) < 1555 MeV

sensitivity

event mixing

See hep-ex/0408048 for more details

-No pentaquark evidence !!- Molte prove diverse- Limite: Θ+/Λ1520 < 0.027

--(1862)--0--, UL(95%)

NA49

Co

un

ts /

3 M

eV/c

2B

d/

dy b

/C

HERA-B

Limite su sezione d‘urto:Bd/dy|y=0 = 2.5 b/N@ m(--) =1862 MeV/c2

--

Massa invariante (--,++,+-,-+) (-0.7<y<0.7). Chiaro segnale di 0(1530). No pentaquark evidence !!

- Molte prove con tagli diversi- Limite: --/0(1530)< 0.04


ConclusioniL’analisi dei dati acquisiti nel 2002/2003 procede

Il gruppo di Bologna è ancora pesantemente coinvolto.Il manpower sull’analisi è al momento sufficiente anche se critico su alcuni argomenti Risultati preliminari su molti argomenti disponibili

Presentazioni a numerose conferenze 2 risultati finali pubblicazione

Il goal è terminare la maggior parte del lavoro entro il 2005


Richieste finanziarie2004: richiesta aggiuntiva di M.E. per inizio smontaggio apparato:

M.E. 27 k€

2005: richieste M.E. per l’analisi dei dati e per lo smontaggio dell’apparato.

M.I. 6 k€

M.E. 144 k€

Consumo 15 k€


Backup slides

U.L. vs. Mass, Comparison

Q. Zhao & F. Close,hep-ph/0404075

+ pK0s

+ nK+

Mass GeVU.L

.(9

5%

) b

arn

s/N

Quoted massValues

HERA-BUpperlimit

Excess at 1540 MeV/c2?

• Fit to gaussian with = exp. resolution + fixed background in region of highest U.L.

• Result: 54 22 evts (2.4 )M = 1541 1 MeV

• consistent with a fluctuation

Mass GeV/c2

cou

nts

/ 3

MeV

/c2

pW pTi

pC

Nothing seen near1540 MeV in pW,pTi samples.

1.4 1.8 2.2 2.6 Mass GeV/c2

Co

un

ts /

7.5

Me

V/c

2

Mass

1.4 1.6 1.8 2 2.2Mass GeV/c2

Co

un

ts /

3 M

eV

/c2

HERA-B NA49

--

-+

+-

++

(p + C)

C. Alt et al. PRL 92, 042003

20

10

10

6

Signal Statistics

Signal C Target All targets MeV/c2

NA49

K0s 2.2M 4.9M 4.9

440k / 210k 1.1M / 520k 1.6

(1520) 1.3k / 760 3.5k / 2.1k 2.3

- 4.7k / 3.4k 12k / 8.2k 2.6 1.6k / 550

(1530)0 610 / 380 1.4k / 940 2.9 (150*)

Particle / anti-particle, : mass resolution

*H.G.Fischer, S.Wenig hep-ex0401014

Summary I: + p K0s

Reaction sGeV

+

+ .

(1520)Source

pA, y0 42 <0.92 <2.7 HERA-B (1530 MeV)

pp, y=0 18 2.3 M. Bleicher et al.

pp 20/40 6.3/5.0 F.M. Liu et al.

pp 17 4.7 57 F. Becattini et al.

AA 20 3-10 50-200 J. Letessier et al.

AA 40 3-7 44-140 J. Letessier et al.

UL(95%)Bd/dy|y=0: 3 b/N -- 22 b/N in range 1521 MeV < m(pK0

s) < 1555 MeV


(%) (%)

B(+ p K0s) 0.25

Summary II: --(1862) - -

Reaction sGeV

--

- -- .

(1530)0

Source

pA, y0 42 <3/B <4/B HERA-B

pp 20/40 2.5/3.6 F.M. Liu et al.

AA 20 0.4 --1 J. Letessier et al.

AA 40 0.4 -- 1 J. Letessier et al.

pp 17 18/B J. Kadija* (NA49)


UL(95%) Bd/dy|y=0 = 2.5 b/N

*N(0) from hep-ex/0401014, --/ 0 eff ratio = HERA-B

(%) (%)

Production ratios and comparison to predictions, NA49

J/ψ Production Cross Section

signal in minimum bias data /J J/ψ Production cross section as a function of s

i iiJ

JJ LAJBR

N

)/(/

//

Assuming Aα dependence with α = 0.955

HERA-B result is higher than E771/789

Theoretical description is reasonable but not perfect (fig. is in a log scale)

stato dell‘esperimento hera-b

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