Эксперименты с детектором КЕДР на комплексе ВЭПП 4

Транскрипт

1 Эксперименты с детектором КЕДР на комплексе ВЭПП 4 В. Блинов Институт Ядерной Физики им. Будкера СО РАН Новосибирск План: 1 Комплекс ВЭПП 4 2 Детектор КЕДР 3 Физическая программа 4 Результаты 5 Планы и заключение В. Блинов Сессия ИЯФ, 15 января 2010 года 1/36

2 whiteкомплекс ВЭПП 4 Энергия пучка 1 5 ГэВ Число банчей 2 2 E=1.5 ГэВ см 2 c 1 E=5 ГэВ см 2 c 1 (с ИК) В. Блинов Сессия ИЯФ, 15 января 2010 года 2/36

3 Комплекс ВЭПП 4 Метод резонансной деполяризации Ω S = ω 0 (1 + γ µ /µ 0 ) Ω S ± Ω ген = n ω 0 = Ṅпол Ṅ непол N пол В. Блинов Сессия ИЯФ, 15 января 2010 года 3/36

4 Комплекс ВЭПП 4. Измерение энергии Метод резонансной деполяризации около 2000 калибровок точность измерения 10 6 (1 кэв) точность интерполяции (5 15) 10 6 (10 30 кэв) В. Блинов Сессия ИЯФ, 15 января 2010 года 4/36

5 Комплекс ВЭПП 4. Измерение энергии Метод Обратного Комптоновского Рассеяния (ОКР) R. Klein et al., NIM A384(1997) 293: BESSY-I ω макс = E 2 E + m 2 /4ω лазера C0 2 лазер (λ = мкм, ω лаз = 0.12 эв) В. Блинов Сессия ИЯФ, 15 января 2010 года 5/36

6 Комплекс ВЭПП 4. Измерение энергии Метод Обратного Комптоновского Рассеяния точность измерения энергии : 100 кэв/10 мин (статистика) 60 кэв (систематика) точность измерения энергетического разброса: 7% (статистика) Nucl. Instr. and Meth. A598 (2009) 23 В. Блинов Сессия ИЯФ, 15 января 2010 года 6/36

7 Выведенные пучки электронов и γ квантов на ВЭПП 4 Электроны: E = ГэВ, σ p /p 10 2 γ кванты: E = ГэВ, σ E /E 10 2 В. Блинов Сессия ИЯФ, 15 января 2010 года 7/36

8 whiteвыведенные пучки электронов и γ квантов на ВЭПП 4 В. Блинов Сессия ИЯФ, 15 января 2010 года 8/36

9 Выведенные пучки электронов и γ квантов на ВЭПП 4 Июнь 2008 Декабрь 2009 В. Блинов Сессия ИЯФ, 15 января 2010 года 9/36

10 whiteдетектор КЕДР 1 Вакуумная камера 2 Вершинный детектор 3 Дрейфовая камера 4 Пороговые аэрогелевые счетчики 5 Время пролетные счетчики 6 Жидко криптоновый калориметр 7 Сверхпроводящая катушка 8 Ярмо магнита 9 Мюонные камеры 10 Цезий йодовый калориметр 11 Компенсирующий соленоид 12 Квадруполь В. Блинов Сессия ИЯФ, 15 января 2010 года 10/36

11 Детектор КЕДР Двухфотонные процессы Разрешение по инвариантной массе 2γ состояния 10 2 Система регистрации Рассеянных Электронов (Позитронов) В. Блинов Сессия ИЯФ, 15 января 2010 года 11/36

12 Физическая программа Физические задачи Измерение масс элементарных частиц Низкая энергия: J/ψ, ψ(2s), ψ(3770), D 0, D ± -мезоны, τ-лептон Высокая энергия: Υ(1s), Υ(2s), Υ(3s), Υ(4s) мезоны Измерения лептонных ширин ψ и Υ мезонов Измерение R в области 2E = 2 10 ГэВ Измерение сечения γγ hadrons и другие 2γ процессы Измерение вероятностей радиационных переходов в c c и b b системах и распадов с вероятностями 10 4 и более (десятки распадов на статистике 10 7 c c) В. Блинов Сессия ИЯФ, 15 января 2010 года 12/36

13 whiteрезультаты Система уровней шармония В. Блинов Сессия ИЯФ, 15 января 2010 года 13/36

14 Результаты Интеграл светимости 2007, 2008 гг работали 4 месяца из год работали 2.5 месяца из 8 В. Блинов Сессия ИЯФ, 15 января 2010 года 14/36

15 Результаты Масса J/ψ мезона КЕДР 2003: M J/ψ = ± ± МэВ В. Блинов Сессия ИЯФ, 15 января 2010 года 15/36

16 Результаты Масса ψ(2s) мезона КЕДР 2003: M ψ(2s) = ± ± МэВ В. Блинов Сессия ИЯФ, 15 января 2010 года 16/36

17 whiteрезультаты Частица M M p 0.1 n 0.1 e 0.1 µ 0.1 π ± 2.5 ψ(2s) 3.2 J/ψ 3.5 π (PDG) В. Блинов Сессия ИЯФ, 15 января 2010 года 17/36

18 whiteрезультаты Γ e + e Γ e + e / Γ и Γ e + e Γ µ + µ / Γ для J/ψ мезона Сканирование J/ψ, L dt = 230 нб 1 Γ e + e Γ e + e / Γ = ± ± кэв (2.4%) Γ e + e Γ µ + µ / Γ = ± ± кэв (2.4%) В. Блинов Сессия ИЯФ, 15 января 2010 года 18/36

19 whiteрезультаты Γ e + e Γ e + e / Γ и Γ e + e Γ µ + µ / Γ для J/ψ мезона Γ e + e Γ ll/ Γ = ± ± кэв (1.9%) Br(J/ψ e + e ) = (5.94 ± 0.06)% PDG Ширина КЕДР, кэв PDG, кэв Γ ll 5.59 ± ± 0.14 ± 0.02 Γ 94.1 ± ± 2.2 Ядерная физика 72, N3 (2009) arxiv: (Submitted to PLB) В. Блинов Сессия ИЯФ, 15 января 2010 года 19/36

20 Результаты Масса, полная ширина и Γ ee ψ(3770) Два сканирования области ψ(2s) ψ(3770). L dt 2 пб 1 M, МэВ Γ tot, МэВ Γ ee, эв Без интерференции ± 0.5 ± ± 2.2 ± ± 22 ± 30 С интерференцией ± 1.1 ± ± 3.1 ± ± 31 ± 30 В. Блинов Сессия ИЯФ, 15 января 2010 года 20/36

21 Результаты ψ(3770) Масса ψ(3770) Полная ширина ψ(3770) Nuclear Physics B (Proc. Suppl) (2008) 353 Γ ee ψ(3770) Submitted to Chinese Physics C В. Блинов Сессия ИЯФ, 15 января 2010 года 21/36

22 Результаты Массы D мезонов Набор в пике ψ(3770). Ldt = 0.9 пб 1 M D 0 = ± 0.33 ± 0.23 МэВ M D ± = ± 0.49 ± 0.20 МэВ arxiv: (Submitted to PLB) В. Блинов Сессия ИЯФ, 15 января 2010 года 22/36

23 Результаты Масса τ лептона Два сканирования, L dt = 15.2 пб 1 В. Блинов Сессия ИЯФ, 15 января 2010 года 23/36

24 Результаты Масса τ лептона M τ = ± 0.15 МэВ (предварительно) Γ ψ(2s) ee Γ ψ(2s) ττ /Γ = 9.0 ± 2.6 эв (предварительно) Nuclear Physics B (Proc. Suppl) (2008) 311 В. Блинов Сессия ИЯФ, 15 января 2010 года 24/36

25 Результаты Принцип лептонной универсальности СМ G e G µ G τ ( Gτ G µ ) 2 = ( mµ m τ ) 5 ( tµ t τ ) Br(τ eν τ ν e ) Fcor(m µ, m e ) F cor (m τ, m e ) 1 Точность проверки µ τ универсальности G 2 F (τ) G 2 F (µ) t τ, fs B τ ντ e ν e, % m τ, МэВ Примечание ± ± PDG ± ± σ ± ± PDG ± ± ± σ В. Блинов Сессия ИЯФ, 15 января 2010 года 25/36

26 whiteрезультаты Система уровней шармония В. Блинов Сессия ИЯФ, 15 января 2010 года 26/36

27 Результаты J/ψ γη c Набор пик/подложка J/ψ, R Ldt 2 пб 1 η c mass η c width B(J/ψ γη c) M η, МэВ Γ ηc, МэВ PDG: ± ± 2.9 КЕДР: ± 1.5 ± ± 5.1 ± 3.3 B(J/ψ γη c), % PDG: 1.7 ± 0.4 КЕДР: 2.34 ± 0.15 ± 0.40 Submitted to Chinese Physics C В. Блинов Сессия ИЯФ, 15 января 2010 года 27/36

28 whiteизмерение R R = σ(e+ e hadr) σ B (e + e µ + µ ) В. Блинов Сессия ИЯФ, 15 января 2010 года 28/36

29 Измерение R Адронный вклад в аномальный магнитный момент мюона a had µ = ( αmµ ) 2 3π 4m 2 π R(s) ˆK(s) ds s 2, где: ˆK(s) меняется от 0.63 до 1 при изменении s от 4m 2 π до, при s s, ГэВ a had µ, a had µ, % 2m π ± ± ± Всего ± Измерения на ВЭПП-2000, BaBar, Belle, KLOE уменьшат ошибку ниже 2 ГэВ до 2. Станет интересным уточнение вклада области 2 5 ГэВ. В. Блинов Сессия ИЯФ, 15 января 2010 года 29/36

30 Измерение R Адронный вклад в α(m 2 Z ) α(s) = α(0) 1 α lep (s) α had (s), где: α lep (M 2 Z) = , α had (M 2 Z) = α(0)m2 Z 3π R 4m 2 π s, ГэВ α (5) had (M2 Z), 10 4 α (5) had (M2 Z), % 2m π ± ± ± ± ± Всего ± % ошибки из области 2 < s < 7 ГэВ. R(s)ds s(s M 2 Z ) В. Блинов Сессия ИЯФ, 15 января 2010 года 30/36

31 Результаты Измерение R и поиск узких резонансов Измерение R в области 2E = ГэВ Сканирование области 2E = ГэВ, Ldt 300 нб 1, E в = МэВ. Измерение энергии методом ОКР. Γ R ee Br(R hadr) < 150 эв, 95%CL (предварительно) Submitted to Chinese Physics C В. Блинов Сессия ИЯФ, 15 января 2010 года 31/36

32 Результаты Ведутся анализы Измерение R. А. Блинов Γ ee Γ ee /Γ и Γ ee Γ µµ /Γ для ψ мезона. А. Сухарев Γ ee Γ hadr /Γ для J/ψ мезона. Т. Харламова Γ ee Γ hadr /Γ для ψ мезона. А. Хорошилов Br(J/ψ p p). А. Бузыкаев Br(ψ p p). С. Кононов Br(ψ γχ c 0,1,2 γj/ψ ). Д. Максимов γγ ee. А. Бобров γγ µµ. О. Белобородова Γ ee Γ ττ /Γ для ψ мезона.... В. Блинов Сессия ИЯФ, 15 января 2010 года 32/36

33 Планы и заключение Измерены массы J/ψ, ψ(2s), ψ(3770), D 0, D ± мезонов и τ лептона Измерены Γ ee Γ ee / Γ и Γ ee Γ µµ / Γ для J/ψ мезона Измерены масса и полная ширина η c мезона и вероятность распада J/ψ γη c Поставлен предел на Γ R ee Br(R hadr) < 150 эв, 95%CL в области 2E = ГэВ Ведутся другие анализы Завершается выполнение физической программы на энергии E b < 2 ГэВ В. Блинов Сессия ИЯФ, 15 января 2010 года 33/36

34 Планы и заключение Программа работы в 2010 году и далее Набор статистики для измерения R в области 2E = ГэВ Обезгаживание ВЭПП 4. Подъем поля до 10 кгс. Изучение фоновой ситуации и работы ВЭПП 4 при энергии E b > 2 ГэВ Набор статистики для измерения R в области 2E = ГэВ Ремонт детектора ( )! Не готовы к работе на энергии выше 4 ГэВ Продолжаем набор при E b < 2 ГэВ ( 1.5 года) Измерение R в области 2E = ГэВ Двухфотонные процессы. Ldt = пб 1 (γγ π 0, π + π ) Измерение массы D мезонов. Ldt = 5 пб 1, σ md 100 кэв Набор в пике J/ψ мезона. Ldt = 3 пб 1, Набор в пике ψ мезона. Ldt = 5 10 пб 1, В. Блинов Сессия ИЯФ, 15 января 2010 года 34/36

35 Планы и заключение Подготовка к работе на энергии выше 4 ГэВ Детектор Новая дрейфовая камера Upgrade системы РЭ Система лазерной калибровки РЭ Измерение энергии пучка при E b = 5 ГэВ методом РД тушековский поляриметр спиновая зависимость СИ Комплекс ВЭПП 4 Стабильно работающий инжекционный комплекс Канал перепуска Система охлаждения ВЧ система Магнитная система и система питания ВЭПП 4 В. Блинов Сессия ИЯФ, 15 января 2010 года 35/36

36 Планы и заключение Программа работы на энергии выше 4 ГэВ Набор L dt пб 1 для изучения двухфотонных процессов Измерение масс Υ(1S), Υ(2S), Υ(3S), Υ(4S) мезонов Измерение R в области 2E = 8 10 ГэВ В. Блинов Сессия ИЯФ, 15 января 2010 года 36/36