Супер c/ фабрика ИЯФ СО РАН, Новосибирск Бондарь А. Сессия ОЯФ, 22 Ноября, 2011, ИТЭФ

Физика на с/ фабрике Прецезионная физика Очарованных частиц –Прецезионное измерение параметров CKM матрицы (Vcd,Vcs, f D, f Ds,форм-факторы, прямое CPV…) –Уникальный источник когерентных D 0 /D 0 bar состояний ( смешивание D 0, CPV в смешивании, сильные фазы для модельно независимого измерения угла 3 на SuperB и LHC) -физика с поляризованными пучками –Лептонная универсальность, Лоренц структура амплитуды … –Поиск CP и T-нарушения в и c распадах –Поиск нарушений лептонного числа (LFV) ( ) –Токи второго рода (с кинематической реконструкцией вблизи порога рождения ) Спектроскопия и поиск экзотических адронных состояний –Спектроскопия Чармония и Очарованных частиц –Спектроскопия легких адронных состояний в распадах Чармония

Преимущества исследований вблизи порога рождения Множественность частиц при 3.77 ГэВ в два раза меньше, чем при 10.5 ГэВ Дополнительные кинематические ограничения помогают подавить фоны ( например, изучение токов второго рода ) Двухчастичное рождение e + e - DD позволяет использовать режим тагирования: Полная реконструкция одного из D Затем, если реконструировать второй D, легко получить полную вероятность распада или восстановить ненаблюдаемую частицу (K L,, например лептонные и полулептонные распады Когерентное рождение D пар позволяет использовать квантовые корреляции для изучения смешивания и CP нарушения

Поляризация Измерение параметров Мишеля Поиск CPV в -распадах и/или C CPV Новая физика, (заряженный Хиггс,...) Две амплитуды с разными слабыми и сильными фазами Наблюдаемые: –Асимметрия в ширинах: ( + f + )- ( - f )~sin sin –T-нечетная асимметрия (T-odd)~ (p 1 p 2 ) T + -T - ~cos sin –Продольная поляризация может увеличить чувствительность в несколько раз Если даже один пучок продольно поляризован, оба 100% продольно поляризованы на пороге рождения

LFV распады Super-B, 75 ab pairs распад Текущее ограничение:~ Belle с Y(4S): ISR – неустранимый фон e+e- + - Верхний Предел 1/ L -c фабрика с будет иметь существенно лучшую чувствительность

Фон от ISR В близи порога –E в ee не может быть такой же как E в. –Фон от процесса ee становится более важным требуется хорошая идентификация мюонов E (CMS) and ISR( ) (4s) максимум

Другие источники фона Комбинаторные фоны в + - событиях КЭД процессы e+e- -> q qbar Распады D-мезонов ( ) ( 0 ) ( ) ( ) 2E=3.77GeV Уровень чувствительности c/ фабрики лучше Br( -> )

Угол / 3 в распаде B + D 0 K + Интерференция есть если D 0 и D 0 распадаются в тождественные состояния: Относительные фазы: (B – DK – ), (B + DK + ) Слабая (φ 3 /γ) и сильная (δ) фазы Величина CP нарушения определяется отношением амплитуд: B – D 0 K – : B – D 0 K: CP нарушение в СМ возникает благодаря единственной комплексной фазе φ 3 /γ в интерференции амплитуд V ub иV cb : _

Модельно независимый метод измерения угла 3 Число событий для D из B->DK Где x и y: i -i Число событий для распадов D 0 определенного аромата:

Коррелированные D распады для измерения сильных фаз Для случая, когда оба мезона рападаются на K S + - для элемента 4-мерного фазового объема: Используя метод максимума правдоподобия: с Пуассоновской PDF, можно получить c i и s i, а затем использовать при получении угла. ψ(3770) D K S π + π – : D K S + - ψ(3770) D K S π + π – : D Ke Число событий для случая распадов определенного аромата D мезонов:

Коррелированные DD состояния _ Распады коррелированных DD состояний уникальный инструмент для измерения разности сильных фаз в распадах D-мезонов, например, K S π + π – Вклад DD смешивания в Далиц распределение D-> K S π + π – событий для четных и нечетных DD состояний различен. Это может быть использовано для измерения CPV и параметров смешивания в режиме с симметричными по энергии пучками. _ _ _ _

Четность DD состояния определяется распадом D* в D или D 0 Одновременно измеряется Далиц Плот распределение для четного и нечетного DD состояния Разница в распределениях позволяет извлечь параметры CPV и смешивания Аромат D состояния определяется по (K - +,K - + 0,K ), или (Xe ) рападу e+e+ e + e/ + K KSKS D смешивание на c/ фабрике e + e - - > K S π + π – + K + – (CLEO-c)

(y D )= (x D )= ( CP )=2.3 o (|q/p|)= MC ( K S π + π – + K + l – ) 1ab -1 Привлечение других конечных сотояний может повысить точность измерений в 2-3 раза

Ryan CHARM2010 Сигнал Y (4260) h c + - ? Поиск h b в (5S) данных Возможно Y b h b + - ? CLEOc наблюдение e+e- -> h c + -

15 2S 1S 3S 1S fb -1 Belle обнаружение h b в распадах Y(5S)

Экзотические состояния в (5S) h b (1P) + -

Энергия пучков от 1.0 до 2.5 ГэВ Пиковая светимость см -2 с -1 при 2 ГэВ Продольно поляризованые электроны в месте встречи Измерение энергии пучков с точностью (~5÷ ) Два накопительных кольца с Crab Waist схемой финальной фокусировки и одним местом встречи Предельно малый фазовый объем пучков, суб-мм бета- функция в месте встречи Сохранение параметров затухания ( 4 SC виглера) во всем диапазоне энергий пучков 5 спиновых ротаторов для получения продольной поляризации во всей области энергий пучков Эффективный источник позитронов с инжекцией при энергии эксперимента (50 Гц ) Источник поляризованных электронов Технические требования к Супер c/ фабрике Основные черты Супер c/ фабрики

Общий вид установки Инжектор

Основные параметры Energy1.0 GeV1.5 GeV2.0 GeV2.5 GeV Circumference813.4 m Emittance hor/ver8 nm/ % coupling Damping time hor/ver/long30/30/15 ms Bunch length16 mm11 mm10 mm Particles in bunch7.2·10 10 Number of bunches390 (10% gap) Bunch current4.24 mA Total beam current1.65 A Beam-beam parameter Luminosity0.61· · ·10 35

Interaction region One of the Siberian snakes Separation region Detector region

Инжекционный комплекс

Схема коллайдера

Степень поляризации пучка

Светимость CrabWaist схема : Эффекты встречи подавлены Сдвиг бетатронных частот Красная область ~ cm -2 s -1 Horizontal tune Vertical tune

Детектор PID CDC TPC ECL Photon Detectors SiPM Aerogel Tiles Предельная герметичность e/ / /K разделение до 2ГэВ/c Импульсное разрешение Реконструкция треков с малыми p T t Предельное разрешение по энергии фотонов 1.5-2% при ~1ГэВ momentum range in ->

Оценка стоимости проекта Accelerator Complex 200 MEuro Detector 80 MEuro Buildings Construction and Site Utilities 50 MEuro

Статус проекта Отобран среди 6 мега-проектов для дальнейшего рассмотрения Подготовлен CDR и «Дорожная карта» Готовность вступить в коллаборацию высказали ( 10 Российских Институтов и 9 Институтов из других стран ) Идет проектирование зданий Инжекционный комплекс – в процессе запуска

SuperB sensitivity

Super factories accelerator challenges Similar (Nanobeam/CW) approaches yield similar problems in accelerator design All problems typical for Crab Waist/Nanobeam machines could be solved in collaborative manner by accelerator physicists SB-INFN