1

Stato dell’esperimento MEG: ricerca del decadimento e

con sensibilita’ 10-13

A. M. BaldiniINFN Pisa

2

Predizioni SUSY

MEG

Limite sperimentale attuale

BRSO(10) 100 BRSU(5) R. Barbieri et al., Phys. Lett. B338(1994) 212R. Barbieri et al., Nucl. Phys. B445(1995) 215

SU(5)

MEG

limite sperimentale

Dopo Kamland

tan()=30

tan()=1

J. Hisano, N. Nomura, Phys. Rev. D59 (1999)

SUSY GUT: violazioni del sapore dei quark

Oscillazioni dei neutrini: modello see-saw

3

Metodo sperimentale

1m

e+

Liq . Xe Scin tilla tionDetector

Drift Cham ber

Liq. Xe Scintilla tionDetector

e+

Tim ing Counter

Stopping TargetThin Superconducting Co il

M uon Beam

Drift Cham ber

1. Fascio di 3 107 /sec in un bersaglio sottile (150 m)

2. Spettrometro solenoidale & camere a drift per l’impulso del e+

3. Contatori a scintillazione per il tempo del e+

4. Calorimetro a Xenon liquido per la rivelazione del (scintillazione)- veloce: 4 / 22 / 45 ns- alto LY: ~ 0.8 * NaI- Basso X0: 2.77 cm

12 3

4

4

Suddivisione della costruzioneSwitzerlandSwitzerlandDrift ChambersBeam LineDAQ

JapanJapanLXe Calorimeter, Spectrometer’s magnet

RussiaRussiaLXe TestsBeam line

ItalyItalye+ counter TriggerLXe Calorimeter

USA(UCI)USA(UCI)Calibrations/Target/DC pressure system

5

Univ. of TokyoY. Hisamatsu, T. Iwamoto, T. Mashimo, S. Mihara, T. Mori, Y. Morita, H. Natori, H. Nishiguchi, Y.

Nishimura, W. Ootani, K. Ozone, R. Sawada, Y. Uchiyama, S. YamashitaKEK

T. Haruyama, K. Kasami, A. Maki, Y. Makida, A. Yamamoto, K. YoshimuraWaseda Univ.

K. Deguchi, T. Doke, J. Kikuchi, S. Suzuki, K. Terasawa

INFN PisaA. Baldini, C. Bemporad, F. Cei, L.del Frate, L. Galli, G. Gallucci, M. Grassi, F. Morsani, D. Nicolò, A.

Papa, R. Pazzi, F. Raffaelli, F. Sergiampietri, G. SignorelliINFN and Univ. of Genova

S. Cuneo, S. Dussoni, F. Gatti, S. Minutoli, P. Musico, P. Ottonello, R. ValleINFN and Univ. of Pavia

G. Boca, P. W. Cattaneo, G. Cecchet, A. De Bari, P. LiguoriINFN and Univ. of Roma I

A. Barchiesi, D. ZanelloINFN and Univ. of Lecce

C. Chiri, P. Creti, G. Palama’, M. Panareo

Paul Scherrer InstituteJ. Egger, M. Hildebrandt, P.-R. Kettle, S. Ritt, M. Schneebeli

BINP NovosibirskL. M. Barkov, A. A. Grebenuk, D. N. Grigoriev, B. I. Khazin, N. M. Ryskulov

JINR DubnaA. Korenchenko, N. Kravchuk, A. Moiseenko, D. Mzavia

Univ. of California, IrvineW. Molzon, M. Hebert, P. Huwe, J. Perry, V. Tumakov, F. Xiao, S. Yamada

MEG

~40 FTEs

La collaborazione

6

Indice della presentazione

1. Calorimetro2. Acceleratore3. Timing counter4. Elettronica (splitter + trigger)5. Schedule costruttiva6. Calcolo

7

1) Calorimetro. Criostato: saldatura finestre

Test di tenuta saldature finestre-telaio 5 mm negativo : microcricche lungo tutto il cordone

Tentate riparazioni con brasatura con formazioni crepe su cornici

CAUSA: Cornice AISI 310 – telaio Fe510 autotensioni nella cornice dovute a differente

coeff. dilataz. termica materiali

Nuova configurazione: • no cornice

• piega (per dare > elasticita’ al cordone)

Test liquidi penetranti

su provini in scala

Stampoper preformatura

finestra fredda

nuove finestrepiu’ larghe

MaterialeAISI 316L

Prima configurazione

8

Test a vuoto preliminare esito soddisfacente:stabile a 1.95 10-8 mbar l / sec

Leak test camera a vuoto (calda) ok

9

Nuovo problema: honeycomb per camera fredda

Primo test: giugno: rottura a 3.7 atm

Secondo test: 23 agosto 2006: inizio crepa a 2.5 atm

Camera fredda pronta tranne finestra sottile: acciaio 0.4 mm (saldatura ok) + honeycomb

10

Honeycomb

• Test a freddo di un altro tipo (T300) di fibre piu’ elastiche• Nuova realizzazione Honeycomb (3 settimane)• Test meccanico anche a freddo (LN2)

11

Bersaglio a LH2 (gia’ finanziato)

• Test con 0

• Raffreddamento con He• Distanza inlet 2.5 m

12

2) Acceleratore C-W

1)

2)

Consegna 31 giugno 2007 (da contratto) 15 maggio 2007 (anticipo)

posizionamento in πE5 extra area dietro MEG

acceleratore-bersaglio ~ 12 mElementi magnetici, alimentazioni econtrollo remoto N. 1 Doppietto di quadrupoli N. 4 Magneti di steering

Garantito il 50% del finanziamento per l’inserimento da parte di Tokyo

13

PSI: disponibilita’ area per l’acceleratore

14

3) TC + N2 BAG in COBRA @PSI

Test alla BTF (Frascati)

15

Nitrogen Bag (per proteggere i PMT dall’He)

Metodo di saldatura testato a Genova:

Termosaldatura a 130/160° con controllo della perdita di acqua da parte del film:

Perdita attraverso i fori necessari per il fissaggio al magnete del TC nell’istallazione al PSImiglioramento guarnizioni

(ferro da stiro a vapore)

16

Elettronica di lettura TC

APD• Secondo prototipo testato : in

produzione• Patch panels (schede

concentratrici) e mezzanine per VME-VPC board-> pronte.

• Testato termicamente il supporto di alloggiamento degli APD e delle schede (6 W ciascuna) con un chiller. Mantenuta la temperatura di 20°C con liquido a 15° C.

8 Ch APD F.E. Card

PMT• Eliminazione rampa• Implementazione DAC a 12 bit soglie basse discriminatori• In produzione

S TC Analog Sign. Monitor

NIM Signal

to “Lecce Splitter”( Analog Signal to” Domino”and “Trigger” Boards )

PassiveSplitter

PMT

Dual ThresholdDiscriminator

Buffers

to “Lecce Splitter”

17

4)Trigger e splitter

Trigger: istallato ad agosto, test ad ottobre delle schede per la misura della carica e istallazione a novembreSplitter system: in fase di istallazione

DRS

trigger

trigger Input

Power

Trigger board type 0 Splitter board

18

oct Jan (2007)

TC

Chiusura flange e inizio run

Fascio

DC

+tar

get

mec

cani

ca5) Schedule(s)

19

oct Jan (2007)

Inizio presa datiD

AQ

+el

ettr

onic

a

Arrivo criostato (2 mesi dal test della finestra fredda)

20

6) Calcolo

I collaboratori del PSI stanno chiedendo al comitato finanziatore le risorse per garantire che tutto il calcolo (tranne l’analisi end-user) si svolga al PSI.

64 CPU (monocore) + 100 TB (20 CPU + 30 TB gia’

disponibili)

Buone probabilita’ di riuscita (ottobre)

21

Passi dell’analisi: dati

Dati reali: 10 Hz x 107 s 108 eventi/anno 2 MByte/evento 200 TByte/anno

1.1. CompressioneCompressione ( ( ÷5 – ÷5 – ÷÷10) 10) 200 Tb 200 Tb 20 – 40 Tb20 – 40 Tb 2.2. Pre-analisi on-linePre-analisi on-line informazioni ADC/TDC eq. informazioni ADC/TDC eq.3.3. Scrittura su disco/nastroScrittura su disco/nastro dei dati compressi dei dati compressi

PASSO 0 (online)PASSO 0 (online)

1.1. Ricostruzione rapida variabili dell’eventoRicostruzione rapida variabili dell’evento2.2. Tagli laschiTagli laschi ( ( ÷100 , E÷100 , E, P, Pee, , : : 90%) 90%) 106

eventi/anno (0.2 – 0.4 TB)

PASSO 1 (PSI)PASSO 1 (PSI)

PASSO 2 (PSI)PASSO 2 (PSI)1.1. Ricostruzione completa e produzione n-uple Ricostruzione completa e produzione n-uple

(occupaz. Trascurabile)(occupaz. Trascurabile)2.2. Analisi WFM + pile-upAnalisi WFM + pile-up

1 s/evt 108 s total 40gg con 30 cpu

Tempo/cpu

2 s/evt 2 x106 s total 6 gg con 4 cpu

PASSO 3 (locale)PASSO 3 (locale) Trasferimento locale, analisi n-Trasferimento locale, analisi n-uple,uple,

Ripetizione passo 2Ripetizione passo 2

7 gg con 3 cpu

22

Calibrazioni (solo passi 2 e 3): spazio Calorimetro a Xenon liquidoCalorimetro a Xenon liquido

(5 x 10(5 x 1044 LED + 5 x 10 LED + 5 x 1044 ) x 2/giorno x 120 gg ) x 2/giorno x 120 gg 2.4 x 10 2.4 x 1077 eventi/anno;eventi/anno;

(10(1055 p su Li) x 1/giorno x 120 gg p su Li) x 1/giorno x 120 gg 1.2 x 10 1.2 x 1077 eventi/anno eventi/anno(10(1055 da n su Ni) da n su Ni) x 1/giorno x 120 gg x 1/giorno x 120 gg 1.2 x 10 1.2 x 1077 eventi/anno eventi/anno00: 10: 1044 eventi x (216/4 PMTs) x 10/anno eventi x (216/4 PMTs) x 10/anno 5 x 10 5 x 1066 eventi/anno eventi/anno

TOTALE: TOTALE: (5 (5 6) x 10 6) x 1077 eventi/anno eventi/anno NO WFM NO WFM 8 kb/evento 8 kb/evento 500 Gbytes/anno 500 Gbytes/annoOccupazione n-uple Occupazione n-uple < 50 Gb/anno< 50 Gb/anno (DCH e TC assenti); (DCH e TC assenti);

Occupazione database Occupazione database ~ 30 kbyte~ 30 kbyte (guadagno, Q.E. …) (guadagno, Q.E. …) + + 8 Mb8 Mb per fit lineare per fit lineare (molto meno frequente) (molto meno frequente) 2 db/giorno x 120 gg x 30 kbytes + 20 fit lineari = 2 db/giorno x 120 gg x 30 kbytes + 20 fit lineari = 0.25 Gb/anno0.25 Gb/anno

DCHDCH Assumiamo 10Assumiamo 1055 e e++ Michel/giorno x 120 gg = Michel/giorno x 120 gg = 1.2 x 101.2 x 1077 eventi/anno eventi/annoNO WFM NO WFM 5 kbytes/evento (indirizzo, t ..) 5 kbytes/evento (indirizzo, t ..) 60 Gb/anno60 Gb/anno

TCTC(decadimento radiativo, laser …) .. Pochi canali (decadimento radiativo, laser …) .. Pochi canali piccolo impattopiccolo impatto

TOTALE CALIBRAZIONI ~ 1 TbTOTALE CALIBRAZIONI ~ 1 Tb inclusi database e n-uple; inclusi database e n-uple; localmente ~ 10 Gbytes localmente ~ 10 Gbytes ((database, alcune n-upledatabase, alcune n-uple …) …). .

Spazio dominato dai datiSpazio dominato dai dati 0.2 – 0.4 TByte/anno/ricostruzione 0.2 – 0.4 TByte/anno/ricostruzione

23

Calibrazioni: tempo macchina

LXe PASSO 2LXe PASSO 2:: 6 x 10 6 x 1077 eventi x eventi x 0.5 sec/evento0.5 sec/evento = 3 x 10 = 3 x 1077 sec secCon Con 20 CPU’s20 CPU’s: (3 x 10: (3 x 1077/20/86400) ~ /20/86400) ~ 18 gg18 gg

ripetibileripetibile 10 volte/anno10 volte/anno

DCH PASSO 2DCH PASSO 2:: 1.2 x 10 1.2 x 1077 eventi x eventi x 1 sec/evento1 sec/evento = 1.2 x 10 = 1.2 x 1077secsecCon Con 8 CPU’s8 CPU’s: (1.2 x 10: (1.2 x 1077/8/86400) ~ /8/86400) ~ 18 gg18 gg

ripetibileripetibile 10 volte/anno10 volte/anno

TC PASSO 2TC PASSO 2: (piccolo …): (piccolo …)

No wfm, no DCH & TC

No wfm, no LXe

Con 30 CPU possibile al PSI il passo 1 dei dati e il 2 delle calibrazioni ogni 40 + 20 giorni = 2 mesi ripetizione di 6 volte in un anno per tutti i dati

24

Montecarlo: spazio

SpazioSpazio: Stimato in : Stimato in gennaio:gennaio: 40 40 50 TBytes (PSI) 50 TBytes (PSI) includendo il includendo il mixing (BARTENDER); senza mixing mixing (BARTENDER); senza mixing ~ 4 TBytes~ 4 TBytesAnalisiAnalisi: : Solo PASSO 2 (PSI) e PASSO 3 (locale)Solo PASSO 2 (PSI) e PASSO 3 (locale)Dimensioni dominate dalle wfm; Dimensioni dominate dalle wfm; senza wfm ~ 15 kb/eventosenza wfm ~ 15 kb/evento

dopo PASSO 2:dopo PASSO 2: 15 kb/evento x 2 x 10 15 kb/evento x 2 x 1077 eventi = eventi = 300 Gbytes 300 Gbytes (PSI).(PSI). Tenendo solo le variabili ricostruite altro fattore 20 di Tenendo solo le variabili ricostruite altro fattore 20 di riduzione riduzione

~~ 30 Gbytes immagazzinate localmente30 Gbytes immagazzinate localmente (analisi n-uple + (analisi n-uple + campione).campione).Necessita’ totale locale: ~ Necessita’ totale locale: ~ 300 Gbytes dominato dai dati300 Gbytes dominato dai daticon 2 Tb e’ possibile immagazzinare 5 con 2 Tb e’ possibile immagazzinare 5 6 ricostruzioni/anno 6 ricostruzioni/anno di eventi selezionatidi eventi selezionati (calibrazioni diverse, raffinamento (calibrazioni diverse, raffinamento algoritmi)algoritmi)

25

Montecarlo: tempo macchina

PSIPSI30 30 40 CPU’s 40 CPU’s per produzione, mixing e per produzione, mixing e analisi analisi (STEP 2)(STEP 2)..

Monte Carlo (locale):Monte Carlo (locale): STEP 3STEP 3 come i dati come i dati altre 2 altre 2 3 CPU’s 3 CPU’s

TOTALE LOCALE 5 TOTALE LOCALE 5 6 6 CPU’sCPU’s

26

Conclusione (calcolo) La strategia di calcolo assume che La strategia di calcolo assume che tutto latutto la parte “pesante” parte “pesante” sia eseguita al PSIsia eseguita al PSI::

- - analisi fino alla produzione di n-upleanalisi fino alla produzione di n-uple;;- compressione e analisi on-line: - compressione e analisi on-line: PASSO 0PASSO 0- ricostruzione veloce e preselezione: - ricostruzione veloce e preselezione: PASSO 1PASSO 1- analisi accurata: - analisi accurata: PASSO 2PASSO 2- - processamento calibrazioniprocessamento calibrazioni: solo : solo PASSO 2PASSO 2;;- - produzione e analisi MCproduzione e analisi MC: solo : solo PASSO 2PASSO 2;;

A A livello localelivello locale si esegue solo l’ si esegue solo l’analisi di n-uple o trees su analisi di n-uple o trees su campioni selezionaticampioni selezionati: : PASSO 3PASSO 3;; Le Le necessita’ localinecessita’ locali per questo tipo di analisi sono dell’ordine per questo tipo di analisi sono dell’ordine

di:di:5 5 6 CPU’s (Opteron, Pentium IV …) 6 CPU’s (Opteron, Pentium IV …) 2 2 Tb di discoTb di disco