Prospettive per la rivelazione di particelle con charm e beauty in

ALICE

Giornata di studio

Produzione di charm e beauty in esperimenti rappresentati nella

Sezione INFN di Padova

Rosario Turrisi

May 19, 2004 Rosario Turrisi 2

Argomenti

Scenario: luminosita’, sezioni d’urto Struttura di ALICE Prestazioni di tracciamento e PID Rivelazione di open charm e beauty

D0,B

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LHC

Condizioni del fascio:

Sistema

pp

PbPb

√sNN

(TeV)

L0

(cm-2s-1)dN/dy

(y=0)

TRUN

(s/anno)

geom

(b)

14.0 1034* 6 107 0.07

5.5 1027 2-8103 106 * * 7.7

Aprile 2007

Fine 2007Inizio 2008 *Lmax(ALICE) = 1031 ** Lint(ALICE) ~ 0.7 nb-1/year

Auspicabili, dipende dalle condizioni!

parametri di run

Pile-up in TPC e macchina

tuning odisallineamento

fasci

+ altri sistemi: pA, ioni leggeri (Sn, Kr, Ar,O) & altre energie (pp @ 5.5 TeV).

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Sezioni d’urto

NLO pQCD (codice MNR), media dei risultati ottenuti con MRST e CTEQ5M PDFs (EKS98 in Pb-Pb per lo shadowing)

cosa prevede pQCD

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Molteplicita’di mesonicon b,c

pp

PbPb

~8 B/ ~0.85 B eX

~140 D0/D0 ~5 D0 K

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il rivelatore per gli ioni pesantiALICE

Solenoid magnet 0.5 T

Central tracking system:• ITS •TPC• TRD• TOF

MUON Spectrometer:• absorbers• tracking stations• trigger chambers• dipole

Specialized detectors:• HMPID• PHOS

Forward detectors:• PMD• FMD, T0, V0, ZDC

Cosmic rays trigger

+EMCal (in discussione)

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40 – 150.563.5 - 5Ne(90%)CO2800 - 11000.9

Occupancy [%]

# channels [M]

X/X0 [%]GasSpatial resolution [r, z] [m]

||

TPC

Readout plane segmentation

18 trapezoidal sectors

each covering 20 degrees in azimuth

EE

510 cm

EE

88s

GAS VOLUME88 m3

DRIFT GAS90% Ne - 10%CO2

Pb P

E

E

5 m

5.6 m

1.6

400 V / cm

NE / CO2 88s

End plate

Central electrode

Drift volume

Co2 insulation

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PIXEL CELL

z: 425 m

r: 50 m

Two layers:r = 4 cmr = 7 cm

9.8 M

Silicon Pixel Detector precisione sui vertici

ITS= SPD+SDD+SSD

precisione in xy

precisione in z

tracking, congiunzionecon la TPC

May 19, 2004 Rosario Turrisi 9

TRD e TOF

Transition Radiation Detector: copertura su 2 separazione elettroni-pioni, pt>1.5 GeV 6 strati, 75% efficienza

Time of Flight: copertura su 2 separazione /K/p ris. migliore di 100 ps

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La PID in ALICEALICE PPR CERN/LHCC 2003-049

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Separazione ,K,p,e Evento PbPb condN/dy=6000

elettroni

adroni

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Risoluzione su pt/d0

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Efficienza di tracciamento

~70% with dNch/dy=6000

pionskaons

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Ricostruzione di charm e beauty

• Vasto programma per queste sonde molto interessanti per la fisica del QGP• Sfruttamento profondo delle caratteristiche principali di ALICE: vertexing, soglie basse, ampie possibilità di identificazione• Priorità data a:

• D0->K, golden decay, banco di prova per la risoluzione in d0 e la pid• B->eX, fondamentale per la misura della bb

TOT, test per la capacità di identificazione di elettroni e per la risoluzione in d0

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D0->K in Pb-Pb

S/event = 0.0013 (1.3 104 D0 in 1 month)

B/event = 0.0116

(K,) Invariant Mass distribution (pT –integrated) (corresponding to 107 Pb-Pb events ~ 1 month of ALICE)

S/B=11% Significance=37

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Be+X channel

Background includes: he, ce, e, mis.

positive d0's

pT> 1 GeV

pT> 2 GeVpT> 3 GeV

d0threshold

pT2 GeV, 180 d0 500m90% purity!

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Statistica prevista

Beauty mesons in 107 events, i.e. in 15 days Pb-Pb run

d0threshold

pT> 1 GeV

pT> 2 GeV

pT> 3 GeV

pT2 GeV, 180d0 500m80,000 B's

Efficienza del TRDda includere (~ 75%)

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backups

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Interaction vertex reconstruction

Position of the beam in (x,y) given by the machine with very high precision (stable for a long time)

“Nominal” size of the beam: = 15 m in Pb-Pb = 15 m in pp (L ~ 1031 cm-2 s-1) 150 m in pp (if L is reduced at ALICE IP to

~ 1029 cm-2 s-1)

In pp the vertex position has to be reconstructed in 3D using tracks

vertextrackrd )(0

as in Pb-Pbpp with charmpp min. bias

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Displaced vertex selection

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May 19, 2004 Rosario Turrisi 22

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Risultati sul charm

S/Binitial(M3)

S/evtfinal

(M1)

S/Bfinal

(M1)

SignificanceS/S+B(M1)

Pb-Pb 5 10-6 1.3 10-3 11 % 37(for 107 evts)

pp 2 10-3 1.9 10-5 11 % 44(for 109 evts)

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Aspetti innovativi: un nuovo regime

SPS RHIC LHC

√sNN (GeV) 17 200

dNch/dy 500 850

0QGP (fm/c) 1 0.2

T/Tc 1.1 1.9

(GeV/fm3) 3 5

QGP (fm/c) ≤2 2-4

f (fm/c) ~10 20-30

Vf(fm3) few 103 few 104 few 105 bigger

5500 X 28

1500-8000 ?

0.1 faster

3.0-4.2 hotter

15-60 denser

≥10longer

30-40

nucleo-nucleo

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Molteplicità Nch

ALICE ottimizzato per dN/dy(y=0) = 4000-6000, simulazioni fino a 8000 Estrapolando da RHIC…

Stima del fondo

hep-ph0104010

5

√s (GeV)10 102 103 102 103 104

1.0

5.0

10.0

15.0

Nch

/(0

.5N

part)

dN

ch/d

|<

1

2

5

103

dNch/d ~ 1500dNch/d ~ 2500

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TOF PID

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