Junji Tojo, Kyoto Univ. PHENIX-J HI VTC July 20/21 ， 2000

1. Analyzing Power of Proton-Carbon Elastic Scattering in the CNI RegionStatus of Data Analysis BNL-AGS E950 Junji Tojo, Kyoto Univ. PHENIX-J HI VTC July 20/21，2000

2. Motivation • RHIC Polarimeter の開発 RHIC での高エネルギースピン物理のためには、 high energy, intensity, polarization の proton beam を確立することが重要。 Polarimer は beam polarization PBを測定。データを RHICへ：beam の加速調整，polarization monitoring 　　　各実験（PHENIX、STAR、…）へ：Physics Asymmetry の normalization • Analyzing Power ANの測定 PBの測定には、ANが実験的and/or理論的にわかっている反応が必要。 Araw : polarimeter で測定 AN ：利用する反応で決まっている物理量 　しかし proton beam の場合、ANがわかっている反応は少数。 　物理と実験技術の両側面からの candidates のひとつ： proton-Carbon elastic scattering in the CNI region その他の candidates : ( with unpol/pol jet target) Junji Tojo

3. Analyzing Power • Definition Beam polarization の向き ： Up(U), Down(D) 散乱粒子の向き(beam 上流側から見て) ： Left(L), Right(R) Cross Section : L/R の acceptance と U/D の luminosity が完全に symmetric な場合 実験的には symmetric ではないので、それらの systematics がキャンセルする 方法で定義する。（ただし、求めるためには Two arm 必要。） H. Spinka et al., NIM211(83)239 H. Spinka, ‘Note on RHIC Polarimetry’, ANL-HEP-TR-99-113 Junji Tojo

4. Kinematics Momentum transfer squared : 超前方散乱：scattered p はビームと区別がつかない。 原理 EM spin-flip : LS coupling Hadronic spin-nonflip : diffraction（Pomeron exchange) の interference から有限の ANが存在する。 理論的に計算可能。Energy 依存性小。 Hadronic interaction についての仮定 Hadronic spin-flip term は存在しない。 Real to imaginary ratio at t=0 : 　　データはないが計算できる（理論家からのコメント） →　実験結果と理論のズレがあれば、 hadronic spin-flip term のサイズが estimate できる。 Pomeron spin-flip ? Pomeron-Odderon mixing ? Analyzing Power of Proton-Carbon CNITheoretical Prediction C p Junji Tojo

5. pp→pp, 200GeV/c FNAL E581/E704, N. Akchurin et al. PRD48(93)3026 pp→pp, 185GeV/c FNAL E581/E704, N. Akchurin et al. PLB229(89)299 Current Status of Experimental Data Junji Tojo

6. Pomeron spin-flip component B.Z. Kopeliovich and B.G. Zakharov PLB226(89)156 Pomeron-Odderon mixing E. Leader and T.L.Trueman PRD61(2000)77504 Current Status of Theories Junji Tojo

7. 目的 1. RHIC injection energy での pC CNI AnalyzingPower　の測定 First measurement above GeV 2. AGS環境でのpolarimeterのテスト 実験の難点 1. Recoil low energy Carbon の検出 high backgrounds & noise 環境での検出 2. Carbon の検出のみで elastic scattering を同定 scattered proton は超前方で検出する のが困難 Run 　　１９９９年３月 AGS E950 Junji Tojo

8. Experimental condition Polarized proton beam Momentum : 21.7GeV/c Polarization : 40% AGS internal polarimeter で測定 SpillごとにUp/Downを繰り返す 1 bunch/ring, protons/bunch, Bunch width : 25 ns (sig. : 6 ns) Bunch crossing freq. : 370kHz Trigger （すべてのSSD ch の OR）＊RF trigger rate : Data Taking すべての detector のADC, TDC ADC gate と TDC の start は RF から生成 pol．Sign と beam intensity は AGS から提供 AGS E950 Junji Tojo

9. Detector performance の理解 Si, MCP の energy/time resolution Recoil Carbon の ID Event selection (Cut on Time%Energy) Elastic scattering の ID Multiple scattering (on target and foil) Energy-Angle Correlation -t の sys. error の評価 Target, foil での Energy loss Si dead layer の effect Run(spill) dependence/selection DAQ gate Dead time, live time correction Evt/Beam(cross section like な量) の変動 ADC と TDC の変動 Cut の安定性 Beam polarization の変動 Unpolarized observable Energy spectrum を過去の実験と比較 Asymmetry の sys. error の評価 Acceptance asymmetry Beam Up/Down asymmetry Analysis Items(today’s topic) Junji Tojo

10. Time resolution Locus の中心から deviation を plot。 (次ページ) Si-RF : 7.5 ns bunch length を見ている。 Si-MCP : 2.5 ns MCP time res. < Si time res. Si の time res. と考えてよい。 Kyoto での test 結果と consistent 。 Si energy resolution E950 の data からKinematics と time res.を用いて導出を試みたが、 Si の energy range 全体については求められなかった。 Kyoto test の解析からは、 15 % @171 keV 12 % @ 264 keV 8 % @ 463 keV 6 % @ 685 keV Detector Performance Si-RF Si-MCP Kyoto test 171 keV data 7.5ns 2.5ns ADC(ch) Junji Tojo

11. Time-Energy correlation TOF を利用。 Target から Si に到達する最も遅い粒子で Carbon を ID する。 Cut definition Locus の中心を読んで kinematics の関数で fit。 この手法でMCPからの時間情報を使用。 Slewing effect を補正。 中心からTimeについて2σで cut。 Backgrounds は target out の data で評価。 Recoil Carbon ID Target In Target Out C Junji Tojo

12. Target, foil での energy loss dE/dxの data：Z.Tao et al., NIMB135（98）169 C foil thickness（既知）：5 ug/cm2 Target thickness : 10.9 ug/cm2 thick/thin target data から計算で求める。 Input : thick/thin target data の multiple scattering width Thin target（既知） : 3.7 ug/cm2 Equilibrium charge state Detector Geometry Systematic Error in -t Thick tgt Thin tgt Strip distribution Junji Tojo

13. Si dead layer での energy loss dE/dxの data : D.C. Santry et al.,NIMB53(91)7 Linearity を仮定して、Kyoto test の 結果を使用。（energyがわかっている4点） Si dead layer： 23ug/cm2 →possible value (comments from Z. Li @BNL Instr. Div.) Si での Energy deposit から kinetic energy への correction Target,foil と Si dead layer の energy loss を数値的に計算。 Systematic Error in -t dE/dx vs E Kyoto test の結果を fit Junji Tojo

14. Dead time Possible source of sys. error DAQ gate : 520 ms (flat top) RF clock : 2.7 us ( 1 bunch crossing ) FERA conv/clear : 14.4 us 　　　　　　　　　　　　　　はスケーラーでとってある。 Ｔｒｉｇｇｅｒ 数から ｄｅａｄ ｔｉｍｅ が見積もれる。 Deadtime　は約5％ Dead time が大きな ｓｐｉｌｌ は除く。 ADC gain 変動 Mean ADC ch の run dependence 　ひとつのrunでnormalize Cut を入れると変動が増える。 　各 run，各 energy bin で cut が 安定しているかを見る必要がある。 現在、これらを含めて check している。 Run（Spill）Selection Cutなし Cutあり -0.4 ～+3.3 % -3 ～+11% Junji Tojo

15. 測定の妥当性の check Spin-independent な測定量を見ることによりsystematics error をcheckする。 cross section, slope parameter など。 Energyspectrum　をスケールして、shapeを過去の実験と比較。 (注１)上の spectrum はちょっと古い。 　　　（energy scale がわずかに違う。） （注２）Left/Right の shape が違うことがわかっている。　 過去の実験 pC→pX, 21.5GeV/c G.Bellettini et al.,NP79(66)609 R.J. Glauber et al., NPB21(1970)135 Unpolarized Observable -t(GeV/c)2 Junji Tojo

16. Summary and Plan • pC CNI Analyzing Power の解析 　　現在、Run selection を行っている。 Run selection が終了後、“Analysis Items”を再チェック。 ANの導出を行う。 • Polarized proton commissioning 　　９月に予定している。 AN は RHIC Polarimeter での beam polarization 測定に利用する。 • AN の最終結果 　　１０月大阪で開かれるSPIN２０００で発表する。 Junji Tojo