Физическая программа на ВЭПП-2000 В П Дружинин ИЯФ

Физическая программа на ВЭПП-2000 В. П. Дружинин, ИЯФ СО РАН, Новосибирск

ВЭПП-2000 • 2008 – получена светимость • начало экспериментов - 2009 • 2 E = 0. 4 - 2. 0 Гэ. В • Два детектора: СНД и КМД-3 Параметры ВЭПП-2000: • периметр – 24. 4 м • период обращения – 82 нс • ток в пучке – 0. 2 А • длина сгустка – 3. 3 см • энергетический разброс – 0. 7 Мэ. В • x≃ z = 6. 3 см • L ≃ 1 1032 при 2 E = 2. 0 Гэ. В

ВЭПП-2000

Детектор СНД 1 – промежуток встречи ВЭПП-2000, 2 – трековая система, 3 – аэрогелевый черенковский счетчик, 4 – счетчики Na. I(Tl), 5 – вакуумные фототриоды, 6 – поглотитель (Fe), 7 -9 – мюонная система, 10 – сверхпроводящие фокусирующие соленоиды ВЭПП-2000.

Детектор СНД КАЛОРИМЕТР §Кристаллы Na. I(Tl), 1632 каналов § 3 сферических слоя §Толщина – 13. 5 X 0 §Телесный угол – 90% от 4 §Энергетическое разрешение -4. 2% §Угловое разрешение -1 ТРЕКОВАЯ СИСТЕМА § 216 сигнальных проволок § 280 катодных полосок §Телесный угол – 94% от 4 §Угловое разрешение – 0. 2 -0. 3 СИСТЕМА ИДЕНТИФИКАЦИИ § 9 аэрогелевых пороговых черенковских счетчиков §Показатель преломления - 1. 13 § /K разделение до p=900 Мэ. В/c

Детектор КМД-3 1 – Промежуток встречи 2 – Дрейфовая камера 3 – Торцевой BGO калориметр 4 – Z-камера 5 – Сверхпроводящий соленоид 6 – Калориметр LXe 7 – Баррельный Cs. I(Tl) калориметр 8 – Ярмо 9 – Подвод жидкого гелия 10 – Откачка 11 – Сверхпроводящий соленоид ВЭПП-2000

Детектор КМД-3 КАЛОРИМЕТР § Баррель LXe и Cs. I(Tl), 2388+1152 каналов §Толщина – 5+8 X 0 §Телесный угол – 79% от 4 §Энергетическое разрешение -3% §Угловое разрешение -0. 3 §Торцевой калориметр, 680 кристаллов BGO § Энергетическое разрешение -4% §Угловое разрешение -1. 2 ТРЕКОВАЯ СИСТЕМА § Магнитное поле - 1. 5 Тл §Дрейфовая камера, 1218 сигнальных проволок §Z-камера, 512 полосок §Угловое разрешение – 0. 2 -0. 3 § Импульсное разрешение – 1. 5% при p=400 Мэв/c СИСТЕМА ИДЕНТИФИКАЦИИ § d. E/dx в дрейфовой камере § /K разделение до p=450 Мэ. В/c

Основные задачи Ø Измерение полного адронного сечения Ø Спектроскопия: три семейства векторных мезонов ( , , ), их распады, поиск экзотических состояний Ø Изучение рождения нуклонантинуклонной пары вблизи порога

Полное адронное сечение KLOE, ISR Ba. Bar, ISR BES, VEPP-4 VEPP-2000 R=3 [(1/3)2+(2/3)2+(1/3)2] VEPP-2 M e+e- c. m. energy

Результаты ВЭПП-2 М

Ba. Bar (ISR) Конечные состояния, которые надо измерить: + -, + -3 0, + -4 0, K+K-, KSKL , KSK+ - 0

ВЭПП-2000, ожидаемая светимость L=1032×(E/2)4 ВЭПП-2000, 107 с 200 пб-1 ВЭПП-2 М BABAR, 500 фб-1 см-2 с-1 При E=1 Гэ. В была получена светимость L=8× 1030 см-2 с-1

Данные по полному сечению e+e- адроны позволяют вычислить QED(E) и a =(g -2)/2 Прецезионные тесты Стандартной модели, новая физика

Постоянная тонкой структуры q Для проведения точных электрослабых расчетов требуется знание параметров Стандартной модели. q Одним из параметров является постоянная тонкой структуры . q Эффект поляризации вакуума приводит к экранировке заряда при малых энергиях. С ростом энергии логарифмически растет. q Точное знание нужно, например, для ü расчета аномального магнитного момента мюона (E=m ), ü расчета электродинамических сечений (e+e- + -), ü измерения Vud в -распаде (Е=Mp), ü прецизионных тестов стандартной модели (Е=MZ) q Вклад u, d , s, c, b-кварков (5) не вычисляется в рамках КХД, но может быть получен из полного сечения e+e- адроны.

Вычисление (5) • Экспериментальные данные – для E<5. 2 Гэ. В и 9. 6

Вклады в (5) -1(MZ) = 128. 947± 0. 035 0. 015 Ø 1 -2 Гэ. В – BABAR, ВЭПП-2000 Ø 2 -3. 1 Гэ. В – ВЭПП-4, BEPC Ø 3. 1 -9. 5 Гэ. В – ВЭПП-4, CLEO, BEPC Ø 9. 5 -13 Гэ. В – B-фабрики, ВЭПП-4 6. 3% 1. 4% 5. 6% 6. 1% Вклады в ошибку

(g-2) Эксперимент-теория Эксперимент: 11659208. 0(6. 3)× 10− 10 o. 54 ppm Теория: 11659180. 5(5. 6)× 10− 10 o. 48 ppm (27. 5 8. 4 )× 10− 10 Единственное значимое (3. 3 ) экспериментальное отклонение от Стандартной модели. Величина отклонения почти в два раза превышает слабый вклад.

(g-2) QED: WEAK: Теория около 1000 диаграмм до 5 116 584 71. 811(0. 016)× 10− 10 двухпетлевые поправки 15. 4(0. 2)× 10− 10 690. 8(4. 4)× 10− 10 HADRON (LO): HADRON (LBL): HADRON (HO): -9. 8(0. 1)× 10− 10 12. 0(3. 5)× 10− 10

(g-2) Интерпретация результата a =(27. 5 8. 4) × 10− 10 SUSY: Для tan =10 -50 MSUSY ≃ 200 − 500 Гэ. В Другие модели:

(g-2) Планы Эксперимент: Е 969 (Brookhaven) – 0. 2 ppm J-PARC (Japan) – 0. 1 ppm Теория: величина ошибка

e+e + CMD-2 ВЭПП-2 М SND Systematic error 0. 7% 0. 6% / 0. 8% 1. 2 -4. 2% Systematic error 3. 2% 1. 3%

ISR: KLOE и BABAR SND/BABAR CMD-2/BABAR SND CMD-2

(g-2) Планы • е+e- + - : KLOE, BABAR (ISR), ВЭПП-2000 (direct+ISR), точность измерения сечения на ВЭПП-2000 ~ 0. 5% • B( ee) и B( ee) : ВЭПП-2000, точность ~ 1% • е+e- адроны для E=1 -2 Гэ. В: BABAR (ISR), ВЭПП-2000 (direct), точность измерения сечения на ВЭПП-2000 ~ 1% 690. 8(4. 4)× 10− 10 690. 8(2. 0)× 10− 10

(g-2) HADRON (LBL): Планы 12. 0(3. 5)× 10− 10 12. 0(2. 0)× 10− 10 ØТеоретические усилия ØИзмерение преходного формфактора 0 ØИзмерение сечения ВЭПП-4, ВЭПП-2000, система рассеянных электронов Эксперимент: 11659208. 0(2. 3)× 10− 10 o. 2 ppm Теория: 11659180. 5(2. 8)× 10− 10 o. 24 ppm (27. 5 3. 6 )× 10− 10 7. 6

Спектроскопия легких мезонов • КХД не дает точных предсказаний для спектров мезонов и их распадов • Кроме обычных мезонов (qq) ожидаeтся существование экзотических состояний (gg, qqqq, молекулы, . . . ) с массами в диапазоне 1 -2 Гэ. В (u, d, s) • Для идентификации мезонных резонансов требуется детальное знание их параметров и свойств • e+e- машины (Е<4 Гэ. В) с высокой светимостью, распады чармониев

Пример: спектроскопия чармония BABAR и Belle обнаружили несколько относительно узких cc резонансов Y(4260) Y(4430) • ISR JPC=1 • Y • нет распадов в D-мезоны • ccg, [(cs)], молекула

. . . для легких кваркониев , , ü f 0(980) обнаружено ü f 0(980), f 0(980) видны ü Требуется дополнительная статистика ВЭПП-2000 X(2175) f 0 (980)

Возбужденные состояния -мезона X(2175) (1680) – 23 S 1, 3 D 1, – 1900? Каналы распада: КК, КК , , … Не видно состояния 3 D 1 Измерение сечений во всех конечных состояниях Распределение Далица для КК Радиационные распады

Возбужденные состояния -мезона (1420) – 23 S 1, (1650) – 3 D 1, (1250)? Каналы распада: + - 0, , , … Промежуточные состояния в b 1 , f 0? Большая ее для (1650) - наличие экзотики Измерение сечений во всевозможных конечных состояниях Радиационные распады

Возбужденные состояния -мезона non + - (1450) – 23 S 1, (1700) – 3 D 1, (1900)? , (1250)? Каналы распада: + -, 0, a 1 , + -, f 0, o , …, (1900) – 6 ? Не виден распад в h 1 (ожидается ~ a 1 ) наличие экзотики Большая ее для (1700) Измерение сечений во всевозможных конечных состояниях Радиационные распады Измерение фазы по зарядовой асимметрии в e+e +

Радиационные переходы • Радиационные переходы – инструмент для определения кваркового состава мезонов ▫ Кварковый состав не меняется ▫ Переходы между гибридами, глюболами и двухкварковыми мезонами малы • Магнитные дипольные переходы , , , ▫ 23 S 1 1 S 0: (1450) , (1420) ▫ 3 S 1 1 S 0: • Электрические дипольные переходы ▫ 3 S 1 3 P 0: f 0 , a 0 , , f 0 ▫ 23 S 1, 3 D 1 3 P 2, 1, 0: f 0, 1, 2 , a 0, 1, 2 , f 0, 1, 2

Рождение нуклонов Прецезионное измерение нуклонных формфакторов вблизи порога бариониум? Протоны: BABAR – 6× 103 ВЭПП-2000 – 105/год

Возбужденные состояния -мезона e+e- ® 3(p+p-) e+e- ® 2(p+p-) p 0 p 0 M(Ge. V/c 2) (Ge. V) 1. 88 ± 0. 03 0. 13 ± 0. 03 BABAR 2(p+p-p 0) 1. 86 ± 0. 02 0. 16 ± 0. 02 FOCUS 3(p+p-) 1. 91 ± 0. 01 0. 037 ± 0. 013 BABAR 3(p+p-) FOCUS: 6 фоторождение (1900) – 33 S 1? Дибарион ? Поиск сигнала в других каналах

Заключение Прецизионны е электрослабы е расчеты Эксперименты на Спектроскопи я кваркониев, гибридов, глюболов ВЭПП-2000 Нуклонные формфакторы