Folien in pdf-Format - Institut für Experimentelle Kernphysik

Teilchenphysik an anderen Standorten
(Tevatron, KEK)
KET-Jahrestagung, Bonn, 19./20. Nov. 2010
Michael Feindt, KIT
IEKP
KCETA
Karlsruhe Institute of Technology
KIT – University of the State of Baden-Wuerttemberg and
National Research Center of the Helmholtz Association
KIT
www.kit.edu
CDF am Tevatron
Einziges deutsches Institut: KIT (Karlsruhe) seit 1995
• High-pT-Programm:
• Single top Entdeckung (!)
CDF
DØ
• Beiträge zur Higgs-Suche (NeuroBayes)
am KIT im Wesentlichen abgeschossen (-->CMS).
Noch vereinzelte Aktivität im
top(V_tb) - und Higgs-Bereich
2
!
>/.6(>;?6(1/-<(+/5563(=/0(206?(A-3(B0(.;C;<5(-D063:/E;-
CDF am Tevatron
"
8;30E(F/9;D3/E;-<(-<(?/E/(
:;/(.;C;<5(A;E(
20;<5(G&HI
B0(#(J0=H@K(?6F/L0M(
86029:0(;$<=
N(O(%)*P(Q(%)&7(Q(%)&H
Noch umfangreiches, aber im Abbau
$
befindliches B-Physik-Programm.
%
Aktuell:
!.0(O(=&R)R*(Q(%)%R@(40S&(
#-F63/56(/GJ20:6G(
#J8(<-E6(&%&%U
=0E/E)(633-3(-<9L@(/53660(
T699(T;E,(42D9;0,6?(36029E(-A(
!.0(O(=&R)RR(Q(%)&%(Q(%)%R@(40S&
• Bs-Oszillationen
• Suche nach CP-Verletzung in Bs
• Spezielle und neue B_s Zerfälle
$& (M(N'
• B- und B_s-Spektroskopie
<%>(#-?0:3/@?(0:3-?5(4,/060(:-(:,6(-?60(-A(B (
;.-:@F/:6G(HI(/5366.6?:(-A(/.49@:2G60=
Charmoniumund
Bottomium-Physik
•
860-9F60(/.H@52@:I'(36.-F60(A@:(H@/0("(4-@?:(6
• Charm-Baryon-Spektroskopie
!"#$%&%'(%$)%*)$%&%
#<O(?-:6(&%$%P
!
Candidates per 0.5 MeV/c 2
+,-./0(12,3
4/56(&
CDF Run II preliminary, L = 5.2 fb-1
1000
Data
Fit Function
+
+
Rc(2595) A Rc /+ /+
+
Rc(2625) A Rc /+ /-
800
<%(
+
N(Rc(2595) ) 5 3500
+
N(Rc(2625) ) 5 6200
600
0
0
%
400
200
%
+,-./0(12,3
Sehr erfolgreich durch extensive Nutzung von NeuroBayes und
Entwicklung von MC-unabhängigen Trainingsmethoden
(data - fit)
fit
0
300
350
0
!"#$%&%'(%$)%*)$%&%
-2
Mass(R+c /+ /-)-Mass(R+c) [MeV/c2]
Offizielle Positionen: B-Physik-Convenor (Michal Kreps), einige Serviceleistungen
3
400
2
D0 am Tevatron
Deutsches D0-Konsortium:
Aachen, Freiburg, Göttingen, Mainz, LMU München, Wuppertal
Aktivität rückläufig, aber noch sehr signifikante Ergebnisse!
Größte Aktivität noch in Mainz und Göttingen.
•
Beiträge zu H->WW (MZ, FR, LMU)
in den wichtigen Kanälen e mu und e e
Gemeinsam mit CDF kann erstmals ein SM-Higgs im
Massenbereich um 160 GeV ausgeschlossen werden
4
D0 am Tevatron
Mass of the Top Quark
14
Aktuelle Beiträge (GÖ,MZ,..)
zur top-Massenmessung
zu deren Tevatron-Kombination
zur top-Erzeugung
(* preliminary)
167.4 ± 11.4(±10.3 ± 4.9)
DØ-I dilepton
168.4 ± 12.8(±12.3 ± 3.6)
CDF-II dilepton *
170.6 ± 3.8 (± 2.2 ± 3.1)
DØ-II dilepton *
174.7 ± 3.8 (± 2.9 ± 2.4)
CDF-I lepton+jets
176.1 ± 7.4
(± 5.1 ± 5.3)
DØ-I lepton+jets
180.1 ± 5.3
(± 3.9 ± 3.6)
CDF-II lepton+jets *
173.0 ± 1.3 (± 0.7 ± 1.1)
DØ-II lepton+jets *
173.7 ± 1.8 (± 0.8 ± 1.6)
CDF-I alljets
186.0 ± 11.5(±10.0 ± 5.7)
CDF-II alljets
174.8 ± 2.5 (± 1.7 ± 1.9)
CDF-II track
175.3 ± 6.9 (± 6.2 ± 3.0)
Tevatron combination *
173.3 ± 1.1 (± 0.6 ± 0.9)
CDF March’07
!2/dof±=2.7
6.1/10
12.4
(± (81%)
1.5 ± 2.2)
( ± stat ± syst)
zu Standardmodell-Tests
zur SUSY- Suche
0
150
160
170
180
mtop (GeV/c2)
1
0.95
0.9
11
0.85
0.8
0.75
0.7
0.65
0.6
0.55
0.5
0
190
• noch einige Management-Positionen
• GRIDKA Ressourcen für D0
χ2 / ndf
p0
0.01
0.02
0.03
0.04
8.468 / 8
146.9 ± 2.5
0.05 0.06 0.07
p-1 [(GeV/c) -1]
T
200 100
5
200
Figure 1: Summary of the input measurements and resulting Tevatron average mass of the
top-quark.
εloc
•
•
•
•
•
July 2010
CDF-I dilepton
50 40
30
20
pT [GeV/c]
Zukunft Tevatron
Tevatron-Run geplant bis Sept/Okt 2011.
Luminiosität pro Experiment dann ca. 10 fb-1
Diskussion über weitere 3 Jahre Betrieb (hauptsächlich durch Higgs, aber
auch andere Suchen und seltene Heavy-Flavour-Zerfälle getrieben)
Noch keine endgültige Entscheidung.
Einige deutsche Tevatron-Gruppen halten Verlängerung prinzipiell für
attraktiv.
Mögliche Beteiligung allerdings bei allen Gruppen höchstens mit minimalem
Aufwand und noch keineswegs beschlossen.
Aber:
Weiteres Engagement in CDF/D0 hat hervorragendes Preis/LeistungsVerhältnis.
Wir sollten uns der Möglichkeit eines begrenzten Engagements nicht
vollständig verschließen.
6
Belle

B-Fabrik-Experiment am KEKB-Beschleuniger in Japan

Wettbewerber von BaBar.

KEKB-Beschleuniger hält Weltrekord in instantaner (=2.1x10-34 s-1 cm-2) und
integrierter Luminosität (1041 fb-1)

Belle hat ungefähr 1 Milliarde (109) B-Meson-Paare aufgenommen.

Datennahme 2001-2010. Deutsche Beteiligung seit 2008.
7
Upgrade zu Super Flavour Factory (Luminosity > mal 50) auf dem Weg Belle II
Physik
0
_B tag
B0 tag
Präzisionsmessung von fundamentalen
SM Parametern (CKM-Matrix)
Entdeckung neuer Teilchen
Suche nach Physik jenseits des SM
8
total: 323 Physik-Publikationen
Belle I auf dem Weg zur Internationalisierung
Belle Monte Carlo-Production auf dem Grid (eine Woche)
Deutsche Niedrig-Prioritätsproduktion auf dem GridKA schon der
größte nicht-KEK-Beitrag
9
Laufende Physik-Analysen mit Belle I- Daten an
deutschen Instituten
Gießen
München
Karlsruhe
Bonn
Göttingen
10
S. Lange et al.
C. Kiesling et al.
M. Feindt et al.
J. Dingfelder et al.
A. Frey et al.
5 abg. BA, 7 abg. MA
2 abg. Dipl., 7 lauf. Diss.
4 abg. Dipl., 5 lauf. Dipl., 5 lauf. Diss.
(neue Professur, neu in Belle I)
(neu in Belle I) 2 lauf. Diss.
Analysen von Belle-I Daten in Giessen
Bachelor-Arbeiten
Sabrina Darmawi, 2008
Search for the 3D2 Charmonium State
Martin Galuska, 2008
Suche nach ηb in den Zerfällen Y(3S),Y(4S),Y(5S)→ ηb ω
Stephanie Künze, 2008
Nachweis von Anti-Deuteronen
und Suche nach Anti-Tritonen in e+e− Kollisionen
Matthias Ullrich, 2008
Untersuchungen zur invarianten Vierteilchenmasse des Zerfalls
B+ → K+- J/ψ π+ π− (d.h. Suche nach Y(4260) in B Zerfällen)
Diego Semmler, 2009
Suche nach Anti−4He in e+ e− Kollisionen
Master-Arbeiten
Marcel Werner, Abgabefrist 30.09.2010
Suche nach einem JP=1+ Bottonium-ähnlichen Zustand
in Y(5S) und Y(6S) Scan Daten
Matthias Ullrich, Abgabefrist 30.09.2010
Event Klassifikation in B(*)B(*)(π)(π) und Bs(*)Bs(*) in Y(5S)
Daten mit einem selbstorganisierenden Neuronalen Netz
(Kohonen-Typ) und Test der Performance mit Bs→J/ψ φ
Stephanie Künze, Abgabefrist 30.09.2010
11
Verzweigungsverhältnis für Anti-Tritonen Produktion in Y(1S)
Current physics analyses with Belle I:
12
German Software and Analysis Contributions to Belle and Belle II - Michael Feindt
Current physics analyses with Belle I:
Munich totals:
2 finished diploma theses
7 running PhD theses
13
German Software and Analysis Contributions to Belle and Belle II - Michael Feindt
Belle I Softwareoptimierung
und Analysen am KIT
Vollständige Rekonstruktion
Flavour Tagging und Kalibration
Teilchenidentifikation
Kontinuumsunterdrückung
BR und CP in B → DD, DD*, D*D*
Suche nach B → Kνν
B → D*τν
B → ΦKπ
Inklusive missing mass Spektren
Belle I Mangement-Position:
A. Zupanc
14
Convenor for Charm Physics
Vollständige Rekonstruktion von B-Mesonen (KIT):
2 B-Mesonen per Y(4s)-Zerfall. Vollständige Rekonstruktion eines B-Mesons
bestimmt Kinematik des anderen exakt.
Fehlende Impuls- und fehlende Masse-Techniken können z.B. zur NeutrinoRekonstruktion oder Untergrundunterdrückung von seltenen Zerfällen eingesetzt
werden. Beispiele:
B→τν, B→Dτν, B→Kνν,...
Wird bei Belle II noch wichtiger sein, z.B. für b-> sγ, weil inklusive Methoden
Systematik-limitiert sein werden.
15
Hierarchisches System zur vollständigen
Rekonstruktion von 1042 (!) exklusiven
Zerfallsmodi, verzögerte auf Wahrscheinlichkeiten basierte Entscheidungen
mittels 71 NeuroBayes-Netzwerken.
Vollautomatische Trainingsund Optimisierungs-“factory“
Effizienz des klassischen Algorithmus
um ca 120% bei gleichem Untergrund
gesteigert.
16
Bei gleicher Effizienz
Untergrund fast Faktor 10
kleiner
Entspricht vielen Jahren weiterer Datennahme für viele interessante Analysen.
CKM-Matrix heute und nach Belle II
=><?&7(?<9@(A?6:<!*++,-*+.+!
Szenario 2020
Standard-Modell:
ein perfektes Dreieck
17
Heute:
Großer experimenteller
Fortschritt in letztem
Jahrzehnt. Keine
signifikante Abweichung
vom Standardmodell.
Kommende und gehende
2-3 σ-Effekte bisher nicht
signifkanter geworden.
Minimale SUSY muss
sich schon anstrengen
(Parameterraum
eingeschränkt).
B?(94?5&C!D:A?9<?05!E!F(G(!3:H9?7!$?<!I2/(9J5(5
Szenario 2020
neue Physik:
kein geschlossenes
Dreieck
Super-KEKB Luminositätsplanung
Start:
Herbst 2014
KEBK 2010
1041 fb-1
(Weltrekord)
KEBK 2010
2,1 E34
(Weltrekord)
18
Deutsche Beteiligung an Belle II
Belle II: Aktuell (11/2010) 349 Mitglieder aus 55 Instituten in 13 Ländern
Deutsche Beteiligung: 39 Mitglieder aus 7 Instituten:
MPI München:
12
KIT Karlsruhe:
12
Univ. Bonn:
5
TU München:
3
Univ. Göttingen:
2
LMU München:
2
Univ. Heidelberg:
2
Univ. Giessen:
1
Hauptaktivitäten:
Hardware/Elektronik/DAQ/Software/Simulation für DEPFET-PixelDetektor
Computing-Konzeption, Software-Framework, Tracking-Software,
NeuroBayes Anwendungen PID, Flavour-Tagging, vollständige
19
Rekonstruktion
P#,<,.1=+-)J.<#").<#,)4#"&#)Q#"$-1&'H)K1,=+)J#&)'#,"&'#&)Q#"$-1&'$P#,<,.1=+)J#$)KL2ML:7K#-#4-9,$)
d Field"$-)4#"&#)5.-#,".%.1FG#&J"'#)M%T$$"'4#"-$4T+%1&')"5)$#&$"-"P#&)6#,#"=+)&9-G#&J"'H)K.$)a#,$-#%%1&'$7
Effect Transistor (DEPFET) active pixel detectors combine a first amplification stage with
P#,F.+,#&)#,%.1<-)#$).1b#,J#5()$#+,)JT&&#)Xc?)d5)"5).4-"P#&)6#,#"=+Y)1&J)-,9-RJ#5)5#=+.&"$=+)
leted sensor
in one single device, resulting in a very good signal-to-noise ratio even for thin sensors.
$-.<"%#)K#-#4-9,59J1%#)X-3I"$=+#)E,eb#)N)=5)D)B(c)=5Y)R1)<.1#&H)K.J1,=+)4.&&)#"&#)K"=4#)P9&)&1,)
pixels are
produced in MOS technology with two metal and two poly-silicon layers and have been
?(Bcf)#"&#,)[-,.+%1&'$%;&'#)#,,#"=+-)G#,J#&H)K"#)[#&$9,#&)4e&&#&).1$,#"=+#&J)$-,.+%#&+.,-)FT,)
DEPFET-Pixeldetektor
für Belle II
for the J#&)L"&$.-R).5)[1I#,!L!6)'#5.=+-)G#,J#&H)K#,)'#$.5-#)RG#"7%.'"'#)\#,-#D7K#-#4-9,)G",J).1$)
use in Xray imaging and tracking in particle physics experiments. The sensor concept will be
and all >?)89J1%#&)5"-)"&$'#$.5-)N)8"%%"9&#&)2"D#%&)<#$-#+#&H)
aspects of operation will be detailed with the focus on its application at the upgraded detector
)
der preparation
for the high-luminosity upgrade of the e+ e− KEKB collider in Japan. The stringent
!
2
ts on excellent spatial resolution can be met by cell sizesgemeinsames
as small as 25x25
µm
minimal material
Projektand
aller
he readout ASICs attached to the sensors will be described as well as the module design and the
beteiligten deutschen
chnology employed to reduced the active sensor thickness to as little as 50 µm. DEPFET prototype
(+ einiger anderer) Gruppen
ce at lab and beam tests will be presented, as well as results of irradiations up to 8 MRad. Extensive
aus der
ursprünglich
für die ILC vertex
studies have been made to asses the vertexing and tracking
performance
of DEPFET-based
R&Dtogether
gegründete
DEPFETBelle II. The main performance parameters will be shown,
with an
overview of the project
!"#$%&"'
123
Kollaboration
Importan
Projektleiter: Ch. Kiesling (MPI) DEPFET
detector for Belle II experiment
lle experiment,
operating at the asym!""#$%&!!!"#$%#&!$'()*(+,!#()!%#&!(-.!/01!2344!56+46.(6'.6)!7(4(*(08!/0196:/0.;!7(9)/44/50)9!-/8864.!-(<=!
()!6()68!.(616)!)>?8+4/).;!"(6!53'.!/)96-/8864.6!@/50)9!83504(6'.!56)!%#&>7.'38!5/'A:6';!B:6'!56)!
ctron positron
collider
KEKB in!(6H6);!
Japan,
Planung,
Konstruktion,
C<46/'D>E3)./F.!F/))!5(6!@/50)9!:6(!G65/'1!/:!
eted allMechanik,
milestonesKühlung,
put forward in 1999.
!I'=6:6',!J/K>$4/)<F>?)-.(.0.!1A'!$=L-(F
ded machine,
SuperKEKB, intended to
Halbleiterherstellung,
!
)K"#)KL2ML:7:#=+&9%9'"#)G1,J#)"&)J#&)%#-R-#&)g.+,#&)I,.4-"$=+)R1,)L"&$.-R,#"F#)#&-G"=4#%-().%%#,7
ve in 2013,
will
increase
the
luminosity
Simulation,34Mechanik,
J"&'$)5"-)[=+G#,I1&4-).1F)J"#)5e'%"=+#)\#,G#&J1&').5)S&-#,&.-"9&.%)Q"&#.,)*9%%"J#,)XSQ*YH)MT,)J#&)
or 40 up
to 80x10
cm−2 s−1 by using
L"&$.-R)<#")6#%%#7SS)$"&J)J.+#,)R1&;=+$-)#"&"'#)W&I.$$1&'#&)J#,)KL2ML:7)2.,.5#-#,).&)J"#)#-G.$)
Kühlung,
Auslese-Elektronik,
beams .&J#,#&)W&F9,J#,1&'#&)J1,=+)J#&)[1I#,!L!676#$=+%#1&"'#,)P9,R1&#+5#&H)a"#,FT,)"$-)&9=+)#-G.)
option. An upgrade of the exOnline-Datenreduktion,
#"&)g.+,).&)M9,$=+1&')1&J)L&-G"=4%1&')1&J)2,9-9-3I#&<.1)&9-G#&J"'H)MT,)J"#)[#,"#&I,9J14-"9&)1&J)
Belle J#&)h1$.55#&<.1)J#$)K#-#4-9,$)G#,J#&)G#"-#,#)RG#")g.+,#)'#<,.1=+-H)K#,)495I%#--#)2"D#%J#-#4-9,)
II
[1], is
also foreseen. In order
Tests,
Rekonstruktion...
ith theG",J)P9&)#"&#,)"&-#,&.-"9&.%#&)!9%%.<9,.-"9&)X]KL2ML:7!9%%.<9,.-"9&^Y)1&-#,)MT+,1&')J#$)8.D72%.&=47
increase of the luminosity the
S&$-"-1-$)FT,)2+3$"4)#&-G"=4#%-H)K"#)49%%.<9,"#,#&J#&)S&$-"-1-#)4955#&).1$)K#1-$=+%.&J)XJ"#)i&"P#,7
20
layers
of the vertex detector currently
$"-;-#&)69&&()E"#b#&()Ee--"&'#&()a#"J#%<#,')1&J)J.$)!.,%$,1+#)S&$-"-1-#)9F):#=+&9%9'3Y().1$)[I.&"#&)
XJ"#)i&"P#,$"-;-#&)6.,=#%9&.()_.59&)QQ1%()[.&-.&J#,)1&J)\.%#&=".)$9G"#)J.$)*08)6.,=#%9&.Y()
licon strips
will use pixel technology.
Mission o
C. Kiesling, 5th Intl. Workshop on DEPFET Detectors
Software-Vorbereitungen für Belle II
Belle II Computing Coordinator: Thomas Kuhr (KIT)
Belle II Computing -Modell
21
„Internationalierung“ oder „Globalisierung“ von Belle (Th. Kuhr et al.):
Kooperation in Software-Design und -Entwicklung
Dokumentation,
Kommunication,
Code Repositories etc. Grid-Fähigkeit
Software-Vorbereitungen für Belle II
Belle II Software Framework (BASF II):
Neuentwicklung auf Basis von
rooBASF (Belle I)
ILC Framework
GEANT 4 (Pixeldetektor erste Implem.)
Zentraleuropäisches Projekt,
Hauptakteure: MPI & KIT
Event Display (MPI)
Spurrekonstruktion (Convenor: M. Heck (KIT)
(KIT, TU München, MPI, Wien)
General Fitting Package GENFIT ( TU München)
Einführung von NeuroBayes und freie Lizenzen von Phi-T (via KIT)
22
Deutschland bei Belle I / II
Für den bisher begrenzten finanziellen Einsatz und die kurze Zeit seit Eintritt in die
Belle-/Belle II Kollaborationen (2 Jahre):
Deutsche Gruppen haben schon große Sichtbarkeit und Einfluss in
den Belle I- und Belle II- Kollaborationen.
Physik bei Belle I/II ist faszinierend und wichtig -wir spielen schon eine wichtige Rolle -exzellenter Return-on-Investment !
Physik-Argumente gelten genauso für die italienische SuperB-Factory.
Realisierungswahrscheinlichkeit am KEK wesentlich größer.
23