NA62

Obiectivele NA62

NA62 Experimentul NA62 are ca scop masurarea dezintegrarii foarte rare K⁺ → π⁺ν ν la CERN SPS , pentru a testa in mod decisiv Modelul Standard (SM) prin extragerea, cu o incertitudine de cel mult 10% , parametrul |V_td| al matricii Cabibbo–Kobayashi–Maskawa (CKM) .

Pentru a isi atinge scopul, NA62 are nevoie de aproximativ 100 de dezintegrari K⁺ → π⁺ν ν "in-flight" si de a mentine incertitudinea sistematica totala mica. Presupunand o acceptanta a semnalului de 10% si o intensitate relativa a dezintegrarii de 10^-10, cel putin 10¹³ dezintegrari ale K⁺ sunt necesare.

Factorul de rejectie al dezintegrarilor comune ale K⁺ necesar mentinerii sub control a incertitudinii sistematice este de ordinul 10¹². In plus, este necesar ca eficientele si a supresia fondului sa poata fi masurate direct din datele experimentale.

Complementar obiectivului principal, experimentul NA62 ofera sansa de a masura si alte dezintegrari rare ale kaonilor. In particular, resolutia energetica buna pentru fotoni permite masurarea dezintegrarilor radiative ale kaonilor cu precizie fara precedent.

Obiectivele proiectului

De-a lungul proiectului (03.2020-12.2021), echipa din Institutul National pentru Fizica si Inginerie Nucleara (IFIN-HH) va contribui la:
- Emendarea calorimetrului hadronic HASC, dubland acceptanta geometrica a acestuia;
- Imbunatatirea rezolutiei temporale a HASC;
- Evaluarea sensitivitatii NA62 la diferite canale de dezintegrare ale "dark scalar";
- Mentenanta si operarea HASC pe durata NA62 Physics Runs, dry-runs, a testelor cu fascicul si cu raze cosmice;
- Participarea la shifturi in cadrul campaniilor de preluare de date, a dry-runs si a testelor cu fascicul si cu raze cosmice;
- Implementarea de metode de reducerea a variantei ("biasing") in framework-ul Monte Carlo al NA62;

Echipa IFIN-HH

Echipa este formata din urmatorii membrii ai personalului C&D al Departamentului pentru Fizica Particulelor Elementare din IFIN-HH:
- Dr. Alexandru-Mario BRAGADIREANU - cercetator stiintific;
- Ovidiu-Emanuel HUTANU - inginer;
- Stefan-Alexandru GHINESCU - fizician;
- Petre BOBOC - fizician;
- Neagu IONEL - tehnician;
- Alina Motorga - contabil;

Rezultate

I. Asamblarea celui de-al doilea calorimetru HASC

Activitatea I.1: Productia, asamblarea si testarea HASC FEE ("front end electronics") si a suporturilor mechanice pentru 18 module HASC;
Activitatea I.2: Productia, asamblarea si testarea controlerului de temperatura si a distributiei de High- si Low-Voltage a HASC

II. Studii asupra HASC

Activitatea II.1: Am elaborat o metoda de calibrare a semnalului generat de HASC. Figura de mai jos arata spectrul de amplitudini ale semnalelor generate de raze cosmice (albastru) si predictia modelelui nostru (rosu).

HASC calibration

Fig.1 - Calibararea semnalului HASC cu raze cosmice

Activitatea II.2: La cererea colaborarii, am determinat pozitia optima a noului HASC prin simulari MC. Din figura de mai jos reiese ca aceasta pozitie este simetrica fata de cea a vechiului HASC in raport cu fasciulul.

New HASC position

Fig.2 - Distributia electronilor (albastru) si a positronilor (rosu) la planul din fata HASC

III. Implementarea metodelor de reducere a variantei.

Activitatea III.1: Am modificat, in cadrul Geant4, procesul de interactie inelastica a K⁺ fortand emiterea unui K_S cu impulsul peste 20 GeV/c. Figura de mai jos arata sporirea numarului de evenimente utile (verde) indusa prin aceasta tehnica.

KS biasing

Fig.3 - Coordonata Z a dezintegrarii K_S in cazul modificat (stanga) si cel analog (dreapta)

Publicatii si prezentari

Prezentari

Searches for exotic decays with NA62 , PHENO 2020, Pittsburg USA, 5 Mai 2020;
Update on Dark Scalar/FastMC , NA62 Exotics WG meeting, 3 Aprilie 2020;
Biasing in (exotic) MC , NA62 Exotics WG meeting, 16 Aprilie 2020;
HASC studies , NA62 Weekly meeting, 28 Mai 2020;
Bremsstrahlung biasing , NA62 Exotics WG meeting, 15 Iulie 2020;
Status of ALP →γγ , NA62 Exotics WG meeting, 2 Septembrie 2020;
Search for di-gamma in beam-dump mode - update , NA62 Exotics WG meeting, 22 Octombrie 2020;
HASC upgrade status , NA62 weekly meeting, 14 Ianuarie 2021;
Background in Beamdump from MC , NA62 Exotics WG meeting, 4 Februarie 2021;
HASC 2021 implementation , NA62 Software WG meeting, 9 Martie 2021;
Beamdump background Data vs MC , NA62 MC Validation WG meeting, 10 Martie 2021;
Background in beamdump , NA62 Exotics WG meeting, 11 Martie 2021;
Update on beam-dump background , NA62 Exotics WG meeting, 22 Aprilie 2021;
HASC Status , NA62 Run meeting, 28 Iulie 2021;
General update and ALP→γγ update , NA62 Exotics WG meeting, 2 Septembrie 2021;

Lista publicatiilor

Search for heavy neutral lepton production in the K⁺decays to positrons , NA62 Collaboration, Phys. Lett. B 807 (2020) 134499;
An investigation of the very rare K⁺→ π⁺ν νdecay , NA62 Collaboration, JHEP 2020, 42 (2020);
Search for K⁺ decays to a muon and invisible particles , NA62 Collaboration, Phys. Lett. B 816, 136259 (2021);
Measurement of the very rare K⁺→ π⁺ν νdecay , NA62 Collaboration, J. High Energ. Phys. 2021, 93 (2021);
Search for Lepton Number and Flavor Violation in K⁺ and π⁰ Decays , NA62 Collaboration, Phys. Rev. Lett. 127, 131802 (2021);
A biased MC for muon production for beam-dump experiments , S. Ghinescu, B. Dobrich, E. Minucci, T. Spadaro, Eur. Phys. J. C 81, 767 (2021);

Studiul dezintegrarilor rare ale kaonilor la CERN SPS

Obiectivele NA62

Obiectivele proiectului

Echipa IFIN-HH

Rezultate