1 / 51

Nie tylko LHC: przyszłość eksperymentów FT (fixed target) w CERNie

Nie tylko LHC: przyszłość eksperymentów FT (fixed target) w CERNie. Workshop w Villars sur Ollon, Wrzesień 2004 uczestnicy: członkowie/kinie Komitetu Akceleratora SPS plus zaproszeni. Cel nakreślony przez CERN:.

maire
Download Presentation

Nie tylko LHC: przyszłość eksperymentów FT (fixed target) w CERNie

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. Nie tylko LHC:przyszłość eksperymentów FT (fixed target) w CERNie Workshop w Villars sur Ollon, Wrzesień 2004 uczestnicy: członkowie/kinie Komitetu Akceleratora SPS plus zaproszeni HB, seminarium 14.01.05, IFD/IPJ

  2. HB, seminarium 14.01.05, IFD/IPJ

  3. Cel nakreślony przez CERN: “to review present and future activities and opportunities in fixed-target physics, and to consider possibilities and options for a future fixed target programme at CERN” globally important realistic (beams + resources) short, intermediate, and long term from the SPC NB: SPSC nie `decyduje’ tylko `rekomenduje’ HB, seminarium 14.01.05, IFD/IPJ

  4. Struktura sesji: HB, seminarium 14.01.05, IFD/IPJ

  5. Warunki brzegowe: dla SPS • Przez cały rok 2005 i część 2006 – SPS shut-down Trzy zasadnicze programy zatwierdzone na lata 2006 – 2011: Spolaryzowana wiązka m (190 GeV/c) na spolaryzowanej tarczy (COMPASS) Wiązki hadronowe (<280 GeV/c) CNGS (wiązka neutrinowa do Gran Sasso) HB, seminarium 14.01.05, IFD/IPJ

  6. Gatignon CERN 2004 HB, seminarium 14.01.05, IFD/IPJ

  7. Gatignon North 2004 COMPASS HB, seminarium 14.01.05, IFD/IPJ

  8. Główny problem z wiązkami:tzw. ‘p.o.t. shortage’ – nie wystarcza intensywności dla FT i CNGS HB, seminarium 14.01.05, IFD/IPJ

  9. Program neutrinowy: przypomnienie Dane doswiadczalne czułe na oscylacje opisane są zbiorem 7 parametrów: 2 m2, 3 kąty mieszania, faza CP i kolejność (m1 < m2 < m3 lub m3 < m1 < m2) Ostatnia „standardowa” parametryzacja (3 = 99.7%): Faza CP  i kolejność - nieokreślona HB, seminarium 14.01.05, IFD/IPJ

  10. Sesja neutrinowa: stan obecny i bliska przyszłość CNGS HB, seminarium 14.01.05, IFD/IPJ

  11. Projekt CNGS w czasie: HB, seminarium 14.01.05, IFD/IPJ

  12. Plastic base 1 mm t n Pb Emulsion layers Eksperyment OPERA 56 emulsion films / brick • for the full detector: • 2 supermodules • 31 walls / supermodule • 52 x 64 bricks /wall • 200 000 bricks • Δm2=1.2x10-3 eV2 2.7 events • Δm2=2.4x10-3 eV2 11 events • Δm2=5.4x10-3 eV2 54 events HB, seminarium 14.01.05, IFD/IPJ

  13. Eksperyment ICARUS ●3 kt in LNGS 2005 ? LAr drift n 3m muon spectrometer ≈2 kton Fe B=1.8 T HB, seminarium 14.01.05, IFD/IPJ

  14. 2 Drift Coord. (m) Wire coord. (m) 2 4 Full 2D view from the Collection Wire Plane 6 12 18 Zoom View 3.9 m 1.3 m T600 test: Run 308 - Evt 7 ICARUS ●”ultimate” vertex resolution: T600 ready … LNGS HB, seminarium 14.01.05, IFD/IPJ

  15. Czyli: w maju 2006 wiązka n do LNGS • Potem przez 5 lat ICARUS i OPERA badają oscylacje - no compelling case for extending CNGS beyond 2011@ realisable pot/yr HB, seminarium 14.01.05, IFD/IPJ

  16. Co dalej: zwiększyć intensywność Co dalej: wizja ‘superbeams’ Wizja na 2008-15 HB, seminarium 14.01.05, IFD/IPJ

  17. Nishikawa Ale rośnie konkurencja:“T2K” (Tokai-to-Kamioka) LOI: hep-ex/0106019 nmbeam of ＜1GeV Kamioka Super-K: 50 kton Water Cherenkov J-PARC (Tokai-village) 0.75 MW 50 (40) GeV PS ~Mt “Hyper Kamiokande” 4MW 50GeV PS Approved exp(x102 of K2K) • CPviolation • proton decay • nm→ nxdisappearance • nm→ neappearance • NCmeasurement Future Extension HB, seminarium 14.01.05, IFD/IPJ

  18. Nishikawa T2K Schedule 2004 2005 2006 2007 2008 2009 • Possible upgrade in future • 4MW Super-J-PARC + Hyper-K (1Mt water Cherenkov) • CP violation in lepton sector • Proton Decay K2K physics run T2K construction PS commisionning SK full rebuild HB, seminarium 14.01.05, IFD/IPJ

  19. Może inaczej budować wiązki n : Wiązki „beta” - wiązki neutrin z rozpadów przyspieszonych i utrzymywanych w pierścieniu kumulującym jąder radioaktywnych Obecnie olbrzymie zainteresowanie i aktywna działalność CERN Courier 4, 5, 7/8 (2004), Nuclear Physics News 14/2 (2004) HB, seminarium 14.01.05, IFD/IPJ

  20. PPAP Mar. 25 ’04 Neutrino. …oscillations Dave Wark Imperial College/RAL HB, seminarium 14.01.05, IFD/IPJ Slide from M. Lindroos

  21. HB, seminarium 14.01.05, IFD/IPJ

  22. Potencjalne możliwości: HB, seminarium 14.01.05, IFD/IPJ

  23. HB, seminarium 14.01.05, IFD/IPJ

  24. Podsumowanie konkluzji SPSC: • - no compelling case for extending CNGS beyond 2011@ realisable pot/yr A direct superbeam from a 2.2 GeV SPL does not appear to be the most attractive option for a future CERN neutrino experiment as it does not produce a significant advance on T2K. ●We welcome the effort, partly funded by the EU, concerned with the conceptual design of a β-beam. At the same time CERN should support the European neutrino factory initiative in its conceptual design Raczej nie SPL, go for n factory! HB, seminarium 14.01.05, IFD/IPJ

  25. Sesja ‘Flavour Physics’ HB, seminarium 14.01.05, IFD/IPJ

  26. Kaon decays map: • CP, CPT measurements (well known decays) K±→ π±π±π±, K±→ π±π0π0, K±→ π±π0γ, KS→3π0, KS→πℓν, +–,00 • Long-distance modes (tests of low-energy effective th.) K±→π±ℓ+ℓ–, KL→ℓ+ℓ– • “New physics” decays (SM = 0):LFV (KL → μe,KL,K± → πμe) • Precision measurements (SM = small, NP window):Transverse μ polarization (K+ → πμν,K+ → μνγ) • Short-distance modes (SM = precise)KL→π0ℓ+ℓ–, KL→π0νν, K±→π±νν (Marco Sozzi &Villars) HB, seminarium 14.01.05, IFD/IPJ

  27. NA48-Future Working Group CERN-SPSC-2004-010 SPSC-EOI-002 • We identified the Rare Kaon Decays as the next logical step of the Kaon Programme at CERN • Short term (2004-2010): NA48/3K+→p+n n **LETTER OF INTENT** • Longer term (>2010): • Assuming a new or refurbished SPS capable to deliver higher intensity/energy as the ultimate injector for LHC NA48/4KL→p0 ee (mm) NA48/5KL→p0n n HB, seminarium 14.01.05, IFD/IPJ

  28. Kaon Rare Decays and the SM (Holy Grail) |Vtd| CP-Violation CP-Conservation Kaons provide quantitative tests of SM independent from B mesons The state-of-the-art was reviewed by L. Littenberg HB, seminarium 14.01.05, IFD/IPJ

  29. Z podsumowania : ‘ ’ HB, seminarium 14.01.05, IFD/IPJ

  30. ‘Kaon decay experiments landscape:’ HB, seminarium 14.01.05, IFD/IPJ

  31. SPSC ●new rare decay frontier in K physics at CERN ● new experiments planned for Kπνν important ●support R&D now for K+π +ννresults ≤ 2010 - no competition … yet! ●longer term opportunity for K0π 0νν - direct competition (decay at rest) ●synergy with energy frontier @ LHC … @ CERN -B-physics - LF violation ● HB, seminarium 14.01.05, IFD/IPJ

  32. Sesja ‘soft&hard hadrons’ COMPASS ΔG/G Zasadniczy cel: polaryzacja gluonu, czyli wkład spinu gluonu do spinu protonu Metoda: pomiar asymetrii w produkcji D… Wiązka m HB, seminarium 14.01.05, IFD/IPJ

  33. h h h h h h Photon Gluon Fusion (PGF) Leading process Gluon radiation (Compton) ...albo z pomiaru par hadronów z dużym pT Tu konkurencja: spolaryzowane wiązki protonowe w RHIC HB, seminarium 14.01.05, IFD/IPJ

  34. Jest też rozległy program hadronowy: HB, seminarium 14.01.05, IFD/IPJ

  35. Program na jeszcze później: GPD czyliGeneralized Parton Distributions W programie badania polaryzacji gluonów – badamy pęd podłużny, struktura poprzeczna wycałkowana Aby zbadać rolę orbitalnego momentu pędu – trzeba danych o strukturze poprzecznej To można badać w kanałach ekskluzywnych – takich jak ‘deeply virtual Compton scattering’ HB, seminarium 14.01.05, IFD/IPJ

  36. ●FT hadron program remains very competitive ●COMPASS complete in medium term -ΔG/G - transversity, polarisability, spectroscopy - SPSC p.o.t. concern  prioritise ●COMPASSlonger term - GPD measurements would be unique HB, seminarium 14.01.05, IFD/IPJ

  37. Sesja antyprotonowa (mało kto o tym wie…) HB, seminarium 14.01.05, IFD/IPJ

  38. Gatignon Unique Ac Decelerator HB, seminarium 14.01.05, IFD/IPJ

  39. Nowy projekt: dodatkowy pierścień deceleratora (ELENA) - niższa energia, większa intensywność • Potencjalna konkurencja: projekt FLAIR w GSI, ale to >2012 • Na razie – CERN jest jedynym miejscem na świecie dla tych badań HB, seminarium 14.01.05, IFD/IPJ

  40. Unique Physics at CERN ●ASACUSA ATRAP ATHENA - “routine” production of H - antiprotonic He = p e -  ●deceleration and capture of p ●production of H and He - yield ! ●spectroscopy; ideally 1s 2s - presently quantum state: n~30! - - - - CPT matter-antimatter HB, seminarium 14.01.05, IFD/IPJ

  41. Michelangelo Mangano HB, seminarium 14.01.05, IFD/IPJ

  42. Sesja ciężkojonowa: HB, seminarium 14.01.05, IFD/IPJ

  43. Early universe RHIC, LHC Critical endpoint T QGP Quark-Gluon Plasma (QGP) SPS Meson Dominated HG Chiral symmetry restored Hadronic matter Baryon Dominated HG Color superconductor Chiral symmetry broken B Nuclei Neutron stars ChromodynamicPhase Equilibria ●SPS @ phase transition HB, seminarium 14.01.05, IFD/IPJ

  44. It should be noted that ion injection via LEIR for fixed targethas not yet been studied in depth. More studies are required at the source, Linac3, LEIR, PS and at the SPS. Gatignon North: Heavy Ions >2005 After the long shut-down ions will be injected into the SPS via LEIR. The LEIR project has been launched for filling the LHC with ions. Filling the SPS instead will require more resources. If the ions are required for the SPS fixed target program and if the required resources are made available, one might expect to get: • Lead ions from 2009 (after PS-SPS-LHC ions running-in) • Other (lighter) ions depending on LHC ion physics program. It should be noted that many relevant non-radioactive ion species are possible ‘in principle’, but with significant preparation time and effort. Note that North Area and LHC ions are exclusive if not the same ion HB, seminarium 14.01.05, IFD/IPJ

  45. SPSC ●longer term (SPSC) - chase and evaluate the critical point @ CERN establish optimal theoretical signatures optimise experiments for signal and sensitivity - unique @ CERN, timely even ≥ 2009, important - ≥2009 CERN FT + LHC HI synergy no overwhelming scientific need for ion+ion FT < 2009 HB, seminarium 14.01.05, IFD/IPJ

  46. Varia: • CAST: poszukiwanie axionów ze Słońca (tu przynajmniej nie ma problemu z wiązką) • AD4: nietypowy eksperyment: badanie biologicznych efektow zimnych pbar – wizja terapii • DIRAC: HB, seminarium 14.01.05, IFD/IPJ

  47. ●ππand Kπ “atoms” “atomic pairs” “free pairs” HB, seminarium 14.01.05, IFD/IPJ

  48. 9. Summary ●fixed target physics at CERN - ≤ 2011: physics vibrant, important, leading SPS p.o.t ? schedule/prioritise/improve completion of hadron program essential CNGS window before T2K hadron production for ν physics ion+ion ≥ 2009 (synergy with LHC) rare flavour ≥ 2009 (synergy with LHC) fundamental physics with p atoms (+medical) - increasing p.o.t HB, seminarium 14.01.05, IFD/IPJ

  49. Summary ●fixed target physics at CERN - > 2011: physics must be vibrant, important, leading ion+ion ≥ 2009 (synergy with LHC) rare flavour ≥ 2009 (synergy with LHC) fundamental physics with p atoms hadron structure: GPDs dynamics: low energy, resonance ν physics: evaluation & R&D @ CERN p-driver  superbeam  detector global context  NF - … if appropriate ? synergies with other science? SPL? All but HI benefit from/require high intensity RCPS … HB, seminarium 14.01.05, IFD/IPJ

  50. Moje (HB) prywatne subiektywne konkluzje: Do uruchomienia LHC: • ‘COMPASS is a flagship experiment’ – program • Dg/g najważniejszy Program hadronowy też ma szanse • Bardzo silne poparcie dla przygotowania NA48/3 – bo to uzupełnia poszukiwanie Nowej Fizyki • Trzeba do 2011 skończyć wykorzystanie CNGS • Program AD – OK • Ciężkie jony muszą poczekać HB, seminarium 14.01.05, IFD/IPJ

More Related