close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

(6983 Kb).

код для вставкиСкачать
ДЕТЕКТОР СНД
статус и планы
(лаб. 3-1, 3-2, 3-12)
М.Н. Ачасов
НАУЧНАЯ СЕССИЯ ИЯФ
7 февраля 2014 г.
ВЭПП-2000
Динамика набора светимости
детектором СНД на ВЭПП-2000.
Всего за 4 года набрано 80 пб-1
в области энергии
0,3 — 2,0 ГэВ (с.ц.м.).
«Скорость» набора в
2011 — 2013 гг :
25 пб-1/год.
Предельная ожидаемая
«скорость»:
1000 пб-1/год.
Сферический нейтральный
детектор (СНД).
1-вакуумная камера, 2-трековая система, 3-черенковские
счётчики, 4-кристаллы NaI(Tl), 5-вакуумные фототриоды,
6-железный поглотитель, 7-пропорциональные трубки,
9-сцинтилляционные счётчики, 10-соленоиды ВЭПП-2000.
Эксперимент СНД в 2013 году.
В 2013 г. набран интеграл светимости IL=29 пб-1

  

Распределение интегральной светимости по энергии в системе центра масс.
Физические задачи эксперимента 2013 г. :
● Изучение  и  мезонов.
● Измерение сечения процесса e e     .
● Поиск e e   . (Измерение электронной ширины   ).
Июль 2013 г.
ВЭПП-2000
остановлен для
модернизации.
Продолжение экспериментов ожидается в ноябре 2014 г.
Трековая система СНД.
Трековая система СНД — дрейфовая и
пропорциональная камеры в одном
газовом объёме.
В 2010 г. было принято решение
изготовить второй экземпляр камеры с
изменённой структурой катодных полосок.
В новой камере ожидается уменьшение
взаимных наводк между катодными
полосками.
Трековая система СНД и черенковский счётчик.
В 2013 г. :
● Завершено натяжение
проволочной структуры (около
1300 проволок).
● Проверено натяжение проволок.
● Распаян высоковольтный кросс.
● Изготовлен внутренний катод.
● Велись работы по подготовке к
вклеиванию внутреннего катода в
корпус камеры, к распайке и
установке высоковольтных плат.
Новая камера в изготовлении.
Завершение работы
планируется в 2014 г.
Черенковский счётчик СНД.
Пороговый черенковский счётчик изготовлен по схеме АШИФ: аэрогель — шифтер — фэу.
Два счётчика одинаковой конструкции с разными показателями преломления аэрогеля:
● n=1,13 (для  разделения в экспериментах при s > 1 ГэВ)
●
n=1,05 (для e/ разделения в экспериментах при s < 1 ГэВ).
Счётчик с n=1.13 использовался в экспериментах 2010 — 2012 гг.
Эффективность счётчика для
электронов в зависимости
от энергии
В области
импульсов
0,35 – 0,87
ГэВ пионы
подавляются
примерно в
100 раз.
Эффективности счётчика для пионов
и каонов в зависимости от импульсов.
Черенковский счётчик СНД.
Счётчик с n=1.05 был установлен в детектор осенью 2012 г.
Использовался в экспериментe 2013 г.
Параметры счётчика изучались по событиям процессов
е е е е и e e     . Первые результаты:


Зависимость эффективности
регистрации электронов от времени.
Падение связано с ухудшением оптических
свойств аэрогеля, что привело к падению
числа фотоэлектронов.
Зависимость амплитуды
сигнала от импульса частицы. Для
мюонов показаны данные с
подгонкой. Для пионов - расчёт.
Готовится статья по черенковскому счётчику.
Мюонная система СНД.
Мюонная система включает:
● Сцинтилляционные счётчики
● Пропорциональные трубки.
Модуль мюонной системы.
Баррельная часть мюонной системы
Эффективность регистрации мюонов.
Торцевая часть мюонной системы.
Готовится статья
по мюонной системе СНД.
Калориметр СНД.
Калориметр – основная подсистема детектора СНД. Состоит
из 1632 сцинтилляционных NaI(Tl) счётчиков.
Счётчики калориметра. 1 – кристаллы NaI(Tl), 2 – вакуумные
фототриоды (ВФТ), 3 – несущие Al полусферы. Сигналы ВФТ
поступают на ЗЧУ.
Основная проблема работы калориметра – выход из строя
ВФТ и ЗЧУ со скоростью 8 каналов/год (0,5% /год).
Требуется ремонт каналов раз в 2 – 3 года.
Для повышения ремонтопригодности каналов калориметра разработана новая электроника.
Схема осталась прежней. Используются современные электронные компоненты, все
соединения производятся посредством разъёмов.
Замена электроники I-го слоя была закончена в 2012 г.
В 2013 г. заменена электроника на половине II-го и III-го слоёв.
К лету 2014 г. планируется полностью завершить замену электроники.
Второй
слой
до
(слева)
и
после
(справа)
ремонта
Калориметр СНД.
(разработка нового АЦП)
Схема электроники канала калориметра.
NaI – кристалл NaI, VPT – фототриод, CSA – ЗЧУ,
Gen – калибровочный генератор, АТТ – аттенюатор,
SHA – усилитель-формирователь, ADC – АЦП,
FLT – первичный триггер.
Несколько лет ведётся разработка новых плат
усилителя-формирователя и АЦП. Новый АЦП –
24-канальный модуль флэш-АЦП с периодом
оцифровки 25 нс. Новый канал помимо амплитуды
позволит определять время срабатывания счётчика.
В 2013 г. завершена работа с прототипами плат. Создана схема, проведены измерения
временного и амплитудного разрешения. В 2014 г. планируется изготовить первую плату
формирователь+ флэш-АЦП с чтением данных по протоколу TCP/IP.
Временное разрешение счётчика на
пучковых событиях с прототипом
новых плат. При энерговыделении
более 200 МэВ разрешение
составило 1,3 нс.
По результатам работы готовится публикация.
Система сбора данных СНД.
Сейчас система сбора данных СНД (ССД СНД) основана на
стандарте «КЛЮКВА».
Информационные платы (ИП) систем СНД (всего около 150 плат)
размещены в 16-ти крейтах «КЛЮКВА». Чтение ИП в крейте
осуществляется по общей шине через процессор ввода-вывода.
В связи с ожидаемым увеличением светимости ВЭПП-2000
ожидается рост загрузки электроники СНД в 10 раз. Чтобы увеличить
производительность ССД планируется отказаться от чтения ИП
через шину и перейти к передаче данных из каждой ИП по
протоколу TCP/IP.
Первый шаг – переход на TCP/IP в АЦП полосок трековой
системы.
В 2013 г. изготовлена первая такая плата, ведётся настройка,
подготовка программ чтения.
В 2014 г. планируется осуществить перевод всех ИП полосок
на новое чтение.
Второй шаг – переход на TCP/IP в АЦП калориметра.
Третий шаг – полный переход на чтение через TCP/IP.
Далее – Осуществить запуск ССД СНД от сигнала «фаза»
ВЭПП-2000, т.е. чтение данных «без триггера».
Обработка данных СНД.
В 2013 г. выпущена новая версия реконструкции
событий (новый релиз):
● Сделана геометрическая калибровка систем
детектора (сдвиг и поворот трековой системы
относительно оси пучков, сдвиг и поворот полусфер
калориметра относительно трековой системы)
● К объекту «физическая частица» добавлена
информация о срабатывании мюонной системы и
черенковского счётчика
● Улучшена калибровка трековой системы
● Реализован учёт наложений фона в событиях
моделирования
Проведена реконструкция ВСЕХ экспериментов СНД.
Данные на дисках доступны для физического анализа.
Полный объём данных около 14ТБайт.
Система измерения энергии ВЭПП-2000 методом
обратного комптоновского рассеяния.
(лаб. 1-3, 1-4, 3-1, 11, сек. 1-31 )
Энергия пучка ВЭПП-2000 измеряется по положению края спектра рассеянных фотонов.
Точность измерения оценивалась путём сравнения с результатами измерения энергии
методом резонансной деполяризации. Результаты измерений совпали с точностью 610-5.
Система работала в течение всего эксперимента 2013 г. Опубликована статья:
E.V. Abakumova, et al., «Backscattering of
laser radiation on ultrarelativistic electrons in
a transverse magnetic field: evidence of
MeV-scale photon interference», Phys. Rev.
Lett. (2013) 110, 140402.
Принята к печати в Nuclear Instr. and Meth.
статья:
E.V. Abakumova, et al., «A system of beam
energy measurement based on the Compton
backscattered laser photons for the
Результаты измерений 20 – 27 апреля.
VEPP-2000 electron-positron collider»
Физический анализ
данных СНД.
Физическая программа эксперимента:
● Измерение сечений процессов e e  адроны
● Изучение векторных мезонов и их
возбуждённых состояний          
● Изучение рождения пар нуклон-антинуклон,
измерение нуклонных формфакторов.
● Двухфотонная физика e e  e e + адроны
Процесс e e 
при энергии s = 1,05 – 2,00 ГэВ.


Анализ процесса завершён. Опубликована статья:
M.N. Achasov, et al., «Study of e e  in the energy
range 1.05 – 2.00 GeV with SND», Phys.Rev. D88 (2013) 054013.
СНД, ВЭПП-2000
СНД, ВЭПП-2М
КМД-2, ВЭПП-2М
Сумма вкладов ,
  ,   с учётом
интерференции.
Далее планируется
изучить процесс:
e e S, где
S =  0(600),  0(980),
 0(1350),  2(1270)
Сечение процесса e e .
Процесс e e  при энергии s = 1,07 – 2,00 ГэВ.
Данные СНД
ρ(1450)
ρ(770), ω (782) и φ (1020)
φ (1680)
Сумма вкладов ρ(770), ω (782),
φ (1020) и ρ(1450) и φ (1680) с
учетом интерференции.
Около 30 событий ηγ , зарегистрированых
при энергии выше 1,15 ГэВ, могут быть
объяснены только распадами возбужденных векторных мезонов ρ(1450) и φ (1680).
Это первое наблюдение радиационных
распадов возбужденных состояний
легких векторных мезонов.
Ожидалось, что вероятности радиационных распадов могут быть
вычислены с малой неопределенностью в рамках кварковой модели.
Однако, измеренные сечения в максимумах резонансов:
σ(e+e-→ρ(1450)→ηγ )=57± 10± 7 пб и σ(e+e-→φ (1680)→ηγ )=52± 17± 15 пб
оказались существенно выше теоретических предсказаний:
около 15 пб для ρ(1450) и около 10 пб для φ (1680).
Направлена статья в журнал.
Планируется изучить процесс e e   
Процесс e e      при энергии s = 1,05 – 2,00 ГэВ.
Два промежуточных состояния:
●
e e         (доминирует).
● e e         
Анализ основан на регистрации     
Отбор основан на кинематической реконструкции событий.
BaBar
СНД, ВЭПП-2М
СНД, ВЭПП-2000
 
Сечение процесса e e     
Количество событий процесса
e e      определяется из
подгонки спектра инвариантных
масс  суммой
«эффект» + «фон»:
Количество событий



Спектр инвариантных масс .
m , МэВ
Процесс e e     при энергии s = 1,05 – 2,00 ГэВ.
Наблюдаемые промежуточных состояния:
● e e         
 





 
● e e   a (1260)     

●
Количество событий
●
Анализ основан на
регистрации     
Отбор основан на
кинематической
e e             
реконструкции событий в
e e           
гипотезе     .
Количество событий процесса e e  определяется из подгонки

спектра инвариантных масс      суммой «эффект» + «фон».
m3 МэВ
Полное сечение процесса
e e     
Сечения процесса e e     
Процесс e e     при энергии s = 1,08 – 2,00 ГэВ.
Анализ основан на регистрации     
Отбор основан на кинематической реконструкции событий.

Количество событий процесса e e     
определяется из подгонки спектра инвариантных
масс  суммой «эффект» + «фон».
Спектр инвариантных масс .
Спектр инвариантных масс     .
Сечение процесса e e     .
Кривая – сумма вкладов     
Анализ спектра масс    
показывает, что доминирует процесс
e e     .
e e NN

2
[

]
Дифференциальное d  =  C ∣G M  s∣2  1cos 2    1 ∣G E  s∣2 sin 2  , =  1−4m 2N / s , = s 2 .

d
4s
4m N
сечение
GE и GM – электрический и магнитный формфакторы, |GE|=|GM| на пороге реакции,
C – кулоновский формфактор.
2
2
4  2 C
1


s=
G
s


G
s
.
∣
∣
∣
∣
Полное сечение
0
M
 E
3s
2
2
 
2

G

s

G

s
∣
∣
∣
∣
M
E
Путём измерения полного сечения e e NN
F  s2 =
.
21
можно определить эффективный формфактор
Отношение |GE|/|GM| можно определить из распределения cos.
[
]
Особенности событий процессов e e pp и e e nn в детекторе СНД:
p и p с энергией <960 МэВ останавливаются в веществе вакуумной камеры. p не
регистрируется, p аннигилирует и даёт вторичные заряженные частицы.
● p и p с энергией >960 МэВ регистрируются трековой системой (два коллинеарных трека
с большими dE/dx), p аннигилирует в детекторе и даёт большое энерговыделение.
●
n аннигилирует в
калориметре и
даёт большое
энерговыделение.
● Энерговыделение
n мало и он
практически не
реконструируется.
●
e e NN


Сечение процесса e e pp.
Распределение по cos в событиях e e pp.
|GE|/|GM|=1,640,26
Сечение процесса e e nn.
|GE/GM|2=2,64,6
Распределение по cos в событиях e e nn.
e e NN


Эффективный
формфактор
нейтрона и
протона.
Эффективный
формфактор
протона.
Готовится статья по процессу e e nn.
Показатели СНД в 2013 г.
Докладов на конференциях – 8
Препринтов ИЯФ – 2
Опубликовано статей – 1
Грантов – 8 (из них РФФИ – 7)
Привлечено средств по НИР – 6,9 млн. руб
Из них гранты РФФИ – 2,2 млн. руб,
проекты СО РАН – 2,1 млн. руб
Заключение. Планы СНД на 2014 г.
Окончание замены электроники калориметра.
● Завершение изготовления второго экземпляра трековой
системы.
● Перевод оцифровки полосок трековой системы на платы
флэш-АЦП с чтением по TCP/IP.
● Изготовление и проверка платы формирователь + флэшАЦП для калориметра.
● Анализ данных.
● Публикация статей.
●
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа