IFCA en el Collider Detector at Fermilab

1
IFCA en el Collider Detector at Fermilab
Jornada de Presentación del IFCA Santander - 27
Febrero 2004

• Iván Vila
• Instituto de Física de Cantabria, Spain

2
En esta charla

• Historial del grupo en CDF
• Introducción a CDF
• Aportación al Detector
• Time-of-Flight
• Extensión sistema de muones
• Lineas de análisis
• Física del quark top
• Física de hadrones B
• Busquedas Higgs
• Física muy exótica

(sin tratar aquí)
(sin tratar aquí)
3
Historial del Grupo - Financiación

• Antecedentes (1994-1999)
• Prof. T. Rodrigo Doctoranda R. Vilar
  (Investigadores invitados Fermilab - U. Pisa)
• Incorporación a la colaboración (Feb. 1999)
• Acción especial (1998) 42 K
• Proyecto (1999-2001) 336 K
• Acción especial (2001) 24 K
• Proyecto (2002-2005) 215 K

4
Historial del grupo - Personal

• Personal en plantilla
• Profesores J.Cuevas (UNIOVI), T. Rodrigo y A.
  Ruiz
• Doctores

50
5
Historial del grupo - Personal

• Doctorandos

20
6
Introducción - Tevatron
proton-antiproton collider with 980 GeV/beam, 36
bunches ? 36 bunches 396 ns bunch crossing time
Tevatron Performance improving ? Record L6.0
x 1031 cm-2s-1 (Goal L 8 1031 cm-2s-1 )
Record 9 pb-1/week Feb 5, 2004 Record Int.
Lum. in one store 3245 nb-1 Feb 7-8, 2004
Lint370 pb-1 delivered by Tevatron, 290pb-1
collected
7
Introducción - CDF
Inherited from Run I
Central Calorimeter (?lt1) Solenoid (1.4T)
Partially New
Muon system (extended up to ?1.5)
New
Tracking System - 3D Silicon Tracker (up to
?2) - faster Drift Chamber Plug and Forward
Calorimeters Time-of-Flight (particle ID)
Luminosity monitor DAQ system, front end
electronics Trigger system (new trigger on
displaced vertices!)
8
Upgrade Muones

• Sistema de muones (extensión y recuperación)
• Sistema de centelleadores usado en el sistema de
  trigger de los detectores de muones.
• Reparación de contadores envejecidos mediante
  fibras wavelength shifters y fototubos Hamamatsu
  R5600 embebidos
• Establecimiento y mantenimiento del dispositivo
  experimental automatizado para la calibración
  absoluta (ADU/photon, dark current, plateau) de
  los contadores (Cosmicos, LEDs pulsados,
  fuentes).
• Participación en la calibración contadores
• Electrónica de control de las tarjetas
  Dicriminadoras Preamplificadoras ASD (entrada a
  TDC y Trigger) e integración en sistema DCS.

9
Un detector TOF para CDF

• Incorporación desde la aceptación del proyecto
  beyond de baseline.
• Importancia crítica para etiquetado de sabor de
  hadrones B (Medidas de CPV y Oscilaciones)
• A lo largo de este proyecto
• Calibración de los photomultiplicadores
• Calibración online y offline.
• También instalación, montaje, puesta en
  servicio

10
Un detector TOF para CDF (2)

• 216 Scintillator bars ( 279cm x 4cm x4cm)
  with phototubes attached to both ends (432).
• Bicron plastic scintillator BC-408 with fast rise
  times 0.9 ns.

• Pseudorapidity coverage hlt 1 .
• Sandwiched between the solenoid inner wall and
  the central drift chamber at a radius R 1.4 m.
• Working environment 1.4 T B-field.

11
Tof Prestaciones
12
Física del quark top

• Medida de la masa
• Mtop 176.1 6.6 GeV/c2
• Medida de la sección eficaz de producción
• Medida de R BR(t?Wb)/BR(t?Wq)
• Helicidad W

R gt 0.61 (0.56) _at_ 90 (95) CL
Vtb gt 0.78 (0.75) _at_ 90 (95) CL
13
Física del quark top

• Experimentos de cuenta
• Definir la muestra contando leptones jets
• Optimizar la selección de sucesos para optener
  muestras más puras (b-tagging SVX, SLT, Jet
  Prob.)
• Estimar los fondos haciendo uso de datos hasta
  donde sea posible.

Las signaturas del top son muy similares a las
signaturas del Higgs y SUSY. Entendimiento de
Wjet reutilizable para el LHC
Vertex tag
14
stt in lj with JetProb B-tag

• G. Gomez, E. Palencia, T. Rodrigo, R. Vilar
• Objective
• Measure ttbar cross-section in the leptonjets
  channel using the JetProbability B-tagger
• Analysis strategy
• e, m, jet, n selection from official lj
• B-jets using JetProbability
• Optimize JP cut later, start with 1
• Selection efficiencies
• Including b-tag efficiency for data/MC for JP
• Background estimates
• Including mistags from JP tag rate matrix

15
Física de hadrones B motivación

• Estudio de la interacción débil entre quarks
• Determinar/acotar los elementos de la matriz CKM
• Violación CP asociada a una única fase en la
  matriz CKM ?
• Estudio de las interacciones fuertes
• Observamos hadrones no quarks libres
• Masas, vida medias exclusivas, sondas de QCD a
  baja Q2
• Validación de los métodos empleados en los
  cálculos no perturbativos
• Nueva física como contribución adicional en los
  diagramas tipo caja
• Búsquedas de sucesos poco frecuentes en SM
  (suprimidos a nivel de árbol)
• Oscilaciones del mesón Bs.

16
B physics at Tevatron

• Large b production cross-section
• s(bb) 50mb (5kHz _at_ E32)
• s(bX, y(b)1) 30mb (3000Hz _at_ E32)
• compare s(bb) 1nb at U(4S) ( 10Hz _at_ E34)
• Many B hadrons states produced
• B0, B, Bs, Lb, Bc, ?b
• But HUGE inelastic cross section 100mb
• A dedicated selective trigger needed vs. B
  factories inclusive trigger.

17
1001 análisis

• Secciones eficaces de producción
• Masas
• Vidas medias
• Fracciones de desintegración
• Desintegraciones poco frecuentes
• Espectroscopía de estados exoticos
• Violación CP
• Bs mixing (J. Piedra, A. Ruiz, I. Vila)

18
Bs mixing

• Reconstrucción
• Etiquetado sabor
• Medida del tiempo propio de desintegracion

• For semileptonic decays

• Fully reconstructed decays

CDF Results Same-side (B) ?D2?(2.1?0.7) Muo
n tagging ?D2 ?(0.7?0.1) JQT, SET
almost there OSKT NEW! RunII on
progress
19
Otros análisis

• Higgs searches (UNIOVI, J. Cuevas, J. Fernandez)
• Very exotics physics
• beyond SM, non SUSY or HIGGS related
• R. Vilar coordinadora subgrupo.