Физическая программа на ВЭПП-2000 В.П.Дружинин, ИЯФ СО РАН, Новосибирск. - презентация

1 Физическая программа на ВЭПП-2000 В.П.Дружинин, ИЯФ СО РАН, Новосибирск

2 ВЭПП-2000 Параметры ВЭПП-2000 : периметр – 24.4 м период обращения – 82 нс ток в пучке – 0.2 А длина сгустка – 3.3 см энергетический разброс – 0.7 МэВ x z = 6.3 см L при 2E = 2.0 ГэВ 2008 – получена светимость начало экспериментов E = ГэВ Два детектора: СНД и КМД-3

3 ВЭПП-2000

4 Детектор СНД 1 – промежуток встречи ВЭПП-2000, 2 – трековая система, 3 – аэрогелевый черенковский счетчик, 4 – счетчики NaI(Tl), 5 – вакуумные фототриоды, 6 – поглотитель (Fe), 7-9 – мюонная система, 10 – сверхпроводящие фокусирующие соленоиды ВЭПП-2000.

5 Детектор СНД КАЛОРИМЕТР Кристаллы NaI(Tl),1632 каналов 3 сферических слоя Толщина – 13.5 X 0 Телесный угол – 90% от 4 Энергетическое разрешение -4.2% Угловое разрешение -1 ТРЕКОВАЯ СИСТЕМА 216 сигнальных проволок 280 катодных полосок Телесный угол – 94% от 4 Угловое разрешение – СИСТЕМА ИДЕНТИФИКАЦИИ 9 аэрогелевых пороговых черенковских счетчиков Показатель преломления /K разделение до p=900 МэВ/c

6 Детектор КМД-3 1 – Промежуток встречи 2 – Дрейфовая камера 3 – Торцевой BGO калориметр 4 – Z-камера 5 – Сверхпроводящий соленоид 6 – Калориметр LXe 7 – Баррельный CsI(Tl) калориметр 8 – Ярмо 9 – Подвод жидкого гелия 10 – Откачка 11 – Сверхпроводящий соленоид ВЭПП-2000

7 Детектор КМД-3 КАЛОРИМЕТР Баррель LXe и CsI(Tl), каналов Толщина – 5+8 X 0 Телесный угол – 79% от 4 Энергетическое разрешение -3% Угловое разрешение -0.3 Торцевой калориметр, 680 кристаллов BGO Энергетическое разрешение -4% Угловое разрешение -1.2 ТРЕКОВАЯ СИСТЕМА Магнитное поле Тл Дрейфовая камера,1218 сигнальных проволок Z-камера, 512 полосок Угловое разрешение – Импульсное разрешение – 1.5% при p=400 Мэв/c СИСТЕМА ИДЕНТИФИКАЦИИ dE/dx в дрейфовой камере /K разделение до p=450 МэВ/c

8 Основные задачи Измерение полного адронного сечения Спектроскопия: три семейства векторных мезонов (,, ), их распады, поиск экзотических состояний Изучение рождения нуклон-антинуклонной пары вблизи порога

9 VEPP-2M VEPP-2000 KLOE, ISR BaBar, ISR BES, VEPP-4 e + e - c.m. energy Полное адронное сечение R=3 [(1/3) 2 +(2/3) 2 +(1/3) 2 ]

10 Результаты ВЭПП-2М

11 BaBar (ISR) Конечные состояния, которые надо измерить: + -, , , K + K -, K S K L, K S K L, K S K + - 0

12 ВЭПП-2000, 10 7 с 200 пб -1 ВЭПП-2000, ожидаемая светимость ВЭПП-2М BABAR, 500 фб -1 L=10 32 ×(E/2) 4 см -2 с -1 При E=1 ГэВ была получена светимость L=8×10 30 см -2 с -1

13 Данные по полному сечению e + e - адроны позволяют вычислить QED (E) и a =(g -2)/2 Прецезионные тесты Стандартной модели, новая физика

14 Для проведения точных электрослабых расчетов требуется знание параметров Стандартной модели. Одним из параметров является постоянная тонкой структуры. Эффект поляризации вакуума приводит к экранировке заряда при малых энергиях. С ростом энергии логарифмически растет. Точное знание нужно, например, для расчета аномального магнитного момента мюона (E=m ), расчета электродинамических сечений (e + e ), измерения V ud в -распаде (Е=M p ), прецизионных тестов стандартной модели (Е=M Z ) Вклад u, d,s, c, b-кварков (5) не вычисляется в рамках КХД, но может быть получен из полного сечения e + e - адроны. Постоянная тонкой структуры

15 Вычисление (5) Экспериментальные данные – для E

16 Вклады в (5) -1 (M Z ) = ± Вклады в ошибку 6.1 % 5.6 % 1.4% 6.3 % ГэВ – BABAR, ВЭПП ГэВ – ВЭПП-4, BEPC ГэВ – ВЭПП-4, CLEO, BEPC ГэВ – B-фабрики, ВЭПП-4

17 (g-2) Эксперимент-теория Эксперимент: (6.3)× 1010 o.54 ppm Теория: (5.6)× 1010 o.48 ppm ( )× 1010 Единственное значимое (3.3 ) экспериментальное отклонение от Стандартной модели. Величина отклонения почти в два раза превышает слабый вклад.

18 (g-2) Теория QED: около 1000 диаграмм до (0.016)× HADRON (LO): двухпетлевые поправки 15.4(0.2)× WEAK: 690.8(4.4)× HADRON (HO): -9.8(0.1)× HADRON (LBL): 12.0(3.5)× 10 10

19 (g-2) Интерпретация результата SUSY: Для tan =10-50 M SUSY ГэВ Другие модели: a =( ) × 1010

20 (g-2) Планы Эксперимент: Е969 (Brookhaven) – 0.2 ppm J-PARC (Japan) – 0.1 ppm Теория: величинаошибка

21 % 0.6% / 0.8% 0.7% 1.3% 3.2% Systematic error CMD-2 SND e + e + ВЭПП-2М

22 SND CMD-2 ISR: KLOE и BABAR SND/BABAR CMD-2/BABAR

23 (g-2) Планы е + e : KLOE, BABAR (ISR), ВЭПП-2000 (direct+ISR), точность измерения сечения на ВЭПП-2000 ~ 0.5% B( ee) и B( ee) : ВЭПП-2000, точность ~ 1% е + e - адроны для E=1-2 ГэВ: BABAR (ISR), ВЭПП-2000 (direct), точность измерения сечения на ВЭПП-2000 ~ 1% 690.8(4.4)× (2.0)× 10 10

24 (g-2) Планы HADRON (LBL): 12.0(3.5)× Теоретические усилия Измерение преходного формфактора 0 Измерение сечения 12.0(2.0)× ВЭПП-4, ВЭПП-2000, система рассеянных электронов Эксперимент: (2.3)× 1010 o.2 ppm Теория: (2.8)× 1010 o.24 ppm ( )×

25 Спектроскопия легких мезонов КХД не дает точных предсказаний для спектров мезонов и их распадов Кроме обычных мезонов (qq) ожидаeтся существование экзотических состояний (gg, qqg, qqqq, молекулы,...) с массами в диапазоне 1-2 ГэВ (u, d, s) Для идентификации мезонных резонансов требуется детальное знание их параметров и свойств e + e - машины (Е

26 Пример: спектроскопия чармония BABAR и Belle обнаружили несколько относительно узких cc резонансов Y(4260) Y(4430) ISR J PC =1 Y нет распадов в D-мезоны ccg, [(cs) (cs)], молекула

27 ... для легких кваркониев,, f 0 (980) обнаружено f 0 (980), f 0 (980) видны Требуется дополнительная статистика ВЭПП-2000 f 0 (980) X(2175)

28 (1680) – 2 3 S 1, 3 D 1, – 1900? Каналы распада: КК, КК,, … Не видно состояния 3 D 1 Измерение сечений во всех конечных состояниях Распределение Далица для КК Радиационные распады Возбужденные состояния -мезона X(2175)

29 (1420) – 2 3 S 1, (1650) – 3 D 1, (1250)? Каналы распада: + - 0,,, … Промежуточные состояния в b 1, f 0 ? Большая ее для (1650) - наличие экзотики Измерение сечений во всевозможных конечных состояниях Радиационные распады Возбужденные состояния -мезона

30 + - non (1450) – 2 3 S 1, (1700) – 3 D 1, (1900)?, (1250)? Каналы распада: + -, 0, a 1, + -, f 0, o, …, (1900) – 6 ? Не виден распад в h 1 (ожидается ~ a 1 ) Большая ее для (1700) Измерение сечений во всевозможных конечных состояниях Радиационные распады Измерение фазы по зарядовой асимметрии в e + e + наличие экзотики

31 Радиационные переходы Радиационные переходы – инструмент для определения кваркового состава мезонов Кварковый состав не меняется Переходы между гибридами, глюболами и двухкварковыми мезонами малы Магнитные дипольные переходы 3 S 1 1 S 0 :,,,,, 2 3 S 1 1 S 0 : (1450), (1420) Электрические дипольные переходы 3 S 1 3 P 0 : f 0,a 0,, f S 1, 3 D 1 3 P 2,1,0 : f 0,1,2, a 0,1,2, f 0,1,2

32 Рождение нуклонов Прецезионное измерение нуклонных формфакторов вблизи порога бариониум? Протоны: BABAR – 6×10 3 ВЭПП-2000 – 10 5 /год

33 Возбужденные состояния -мезона (1900) – 3 3 S 1 ? Дибарион ? Поиск сигнала в других каналах e + e - e + e - FOCUS: 6 фоторождение M(GeV/c 2 ) (GeV) BABAR 1.88 ± ± 0.03 BABAR 1.86 ± ± 0.02 FOCUS 1.91 ± ± 0.013

34 Заключение Эксперименты на ВЭПП-2000 Прецизионные электрослабые расчеты Нуклонные формфакторы Спектроскопия кваркониев, гибридов, глюболов