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Interface détecteur-machine du collisionneur linéaire Philip Bambade Présentation au conseil scientifique 8 octobre 2004.

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1 Interface détecteur-machine du collisionneur linéaire Philip Bambade Présentation au conseil scientifique 8 octobre 2004

2 Philip BambadeConseil scientifique du LAL 8/10/ Contexte Recommandation récente froide de lITRP Regroupement très actif des communautés dAsie, dEurope et des USA pour construire un ILC froid formation du Global Design Initiative (GDI) 1 ère réunion (< 120 participants) 13-15/11à KEK Coordination mondiale des études détecteur proto-collaboration 2 proto-collaboration 1 GDI (machine) MDI

3 Philip BambadeConseil scientifique du LAL 8/10/ Étude de conception du LC : EuroTeV EUROTeV Work Packages Beam Delivery System Damping Rings Diagnostics Metrology & Stabilisatio n Global Accelerator Network Integrated Luminosity Performance Studies Polarised Positron Source ILC & CLIC (tout sauf le linac) 6ème programme-cadre de la C.E. Soutien infrastructures de recherche Financement : 11 9 M sur 3 ans N.Walker MDI LAL: HEPOL LAL: BBSIM,PCDL

4 Philip BambadeConseil scientifique du LAL 8/10/ système ouvert the experiment starts at the gun MDI : impact détecteur machine vice versa 1. mesures précises énergie & polarisation 2. instrumentation très à lavant luminosité, herméticité (veto)… 3. bruits de fond faisceau évaluation, impact, réduction 4. zone dinteraction : p.ex. quel angle de croisement ? (RELIÉ : dessin optique – corrections statiques et dynamiques – simulation réaliste – instrumentation – collimation – engineering … ) polarimeter spectrometer masking luminometer spin rotator N.Walker

5 Philip BambadeConseil scientifique du LAL 8/10/ Reconstruction précise m top, m higgs m W erreur reconstruction seuil top analyse combinée processus de physique mesures faisceau pincement, disruption, leptons, hadrons / e 360 kW Bhabha linac ISR beamstrahlung ~ 3 – 4 % acolinéarité : s/s = BPMsBPMs calibration absolue (monitoring) ee Z, E bhabha largeur linac corrélations 1. stratégie géné. 2. instrumentation B/B ~ BPM ~ 100 nm S.Boogert

6 Philip BambadeConseil scientifique du LAL 8/10/ Mesure et monitoring de la polarisation Fabian Zomer

7 Philip BambadeConseil scientifique du LAL 8/10/ Région très à lavant du détecteur TESLA head-on TESLA c = 20 mrad GeV / cm 2 - Luminomètre rapide (paires e e : 320 TeV) - Veto pour ee (e)ell - Halo: protection ultime - Rétro-diffusion de paires - Éviter impacts directs de synchrotron quadrupoles ECAL LumiCAL BeamCAL HCAL QUAD K. Büsser

8 Philip BambadeConseil scientifique du LAL 8/10/ BeamCAL : veto efficace pour les électrons ee 0 0 ee (e)(e) ~ 10 fb ~ 10 6 fb Analyse ~ 1 fb ~ 600 fb Analyse + veto ~ 1 fb ~ 0.7 fb veto ~ S / N ~ 1 10 mrad m - 5 GeV ~ M. Battaglia et al. hep-ph/ P.B., M. Berggren, F. Richard, Z. Zhang hep-ph/ ~ Z. Zhang Motivation matière noire SUSY sleptons et neutralinos quasi-dégénérés en masse (scénario de co-annihilation) Étude des avec m - 3 – 9 GeV c 20 mrad reconstruction moins bonne : 2ème trou, plus de paires e e

9 Philip BambadeConseil scientifique du LAL 8/10/ Bruit de fond : exemple des paires e e dans le détecteur de vertex e e 10 5 paires e e de ~ 3 GeV réel-réel (Bethe-Wheeler) réel-virtuel (Bethe-Heitler) virtuel-virtuel (Landau-Lifshitz) déflection / oscillation dans le champ du paquet BH et BW R 1.5cm processus QED [rad] P t [GeV] K. Büsser D. Schülte

10 Philip BambadeConseil scientifique du LAL 8/10/ W [GeV] Assume constant for T. Barklow Bruit de fond ~ 0.25 pour W 5 GeV ~ 0.75 pour W 2m TESLA : evts hadroniques / croisement

11 Philip BambadeConseil scientifique du LAL 8/10/ Quel angle de croisement ? ILC chaud c [mrad] 20, 7 Avantages angle ~ 20 mrad i.2 ème spectromètre / polarimètre post-IP plus facile / possible ii.Transport faisceau / beamstrahlung après collision plus facile iii.Séparateurs électrostatiques (géants) pas nécessaires iv.Exigences sur la collimation en amont moins sévères Désavantages i.Indispensable compenser leffet du solénoïde : ~1% de B z x ii.Bruit de fond faisceau augmentés et assymétriques iii.Détérioration de la fonction de veto à petit angle iv.Quadripôles (supraconducteurs) miniatures (~10cm) v.Crab-crossing : timing des cavités RF et complexité des réglages ILC froid c [mrad] 20, 7, (2, 0.6), 0 choix ITRP

12 Philip BambadeConseil scientifique du LAL 8/10/ zones dinteraction ( une pour coll. option future ) TESLA 34 mrad & (quasi) head-on GLC 30 mrad & 7 mrad NLC 30 & 20 mrad Maximiser le potentiel avec 2 solutions comportant des risques différents IR1 (angle nul ou petit) IR2 (angle grand)

13 Philip BambadeConseil scientifique du LAL 8/10/ Étude pour TESLA à E cms = 500 GeV l*=4.1m 1m 1.5m optical transfer QD (r=24mm)QF (r=7mm) 2 mrad IP sortie de QD : R 22 = 3 Beamstrahlung : 2 mrad 2 x du faisceau sortant ( mrad) mm dextension à QF dans des conditions réalistes R.Appleby P.B. B.Mouton O.Napoly D.Kalinin-Angal J.Payet

14 Philip BambadeConseil scientifique du LAL 8/10/ Solution inspirée de : adapté TESLA si c 2 1 mrad crab-crossing très modeste (15%) (crab-crossing dispersif partiel) pas de mini-quad supraconducteur pas de séparateurs électrostatiques extraction moins contrainte effets négligeables sur lherméticité et sur les bruits de fond spectrométrie & polarimétrie post-IP peut-être possibles

15 Philip BambadeConseil scientifique du LAL 8/10/ Perte de luminosité sans crab-crossing L/L 0 2 [mrad] calcul géométrique 0.88 ~ 0.85 P.B. G.LeMeur O.Napoly F.Touze

16 Philip BambadeConseil scientifique du LAL 8/10/ P.B. B.Mouton O.Napoly Étude préliminaire de lextraction P.B. R.Appleby P.B. R.Appleby cas idéal cas réaliste Bhabha radiatifs 2.2 W Tolérance dans QD : 3W/m (?) feedback horizontal semble nécessaire !

17 Philip BambadeConseil scientifique du LAL 8/10/ EuroTeV / ILPS/ BBSIM Personnels LAL : P. B., G. Le Meur, F. Touze Financement C.E. : 24 personne-mois (niveau post-doc) (+ 12 k missions k matériel) - simulation interaction faisceau-faisceau - état des lieus logiciels existants (guinea-pig et cain) - prédiction luminosité, observables utilisées pour monitorer les performances, résolution en énergie et dépolarisation - incertitudes algorithme / description processus physique Collaborateurs: D. Schülte (CERN) / EuroTeV A. Faus-Golfe (Valencia) / accord bilatéral IN2P3-CYCIT (?) O. Napoly (Dapnia)

18 Philip BambadeConseil scientifique du LAL 8/10/ EuroTeV / ILPS/ PCDL Personnels LAL : P. B., B. Mouton Financement C.E. : 24 personne-mois (niveau post-doc) (+ 12 k missions k matériel) - conception et simulation de différents schéma dextraction - possibilités dinstaller des diagnostics adéquats - comparaison et évaluation des performances - simulation de la zone dinteraction Collaborateurs: A. Ferrari / T. Ekelöf (Uppsala) / EuroTeV G. Blair (Londres) / programme Alliance MAE / Brittish Council (?) R. Appleby (Daresbury) / ECFA-MDI / visiteur au LAL 3.5 mois O. Napoly (Dapnia) (V. Drugakov (Minsk) / ECFA-MDI / visiteur au LAL 1 mois)

19 Philip BambadeConseil scientifique du LAL 8/10/ Conclusions début dactivité LC / MDI au LAL groupe MDI mondial en train de se structurer et de se positionner (même de se définir…) financement EuroTeV : 48 personne-mois collaboration avec le Dapnia + dautres groupes en Europe possibilité de collaboration avec DESY-Zeuthen sur la conception du BeamCAL (en discussion…) Soutien du conseil scientifique en vue dune participation significative du LAL à la conception de lILC et à la préparation du programme expérimental via le MDI

20 Philip BambadeConseil scientifique du LAL 8/10/ Dépolarisation faisceau-faisceau : Effet total ~ effet pondéré par la lumi. K. Mönig Précision sur la polarisation ~ (2.5 – 5) Polarimètre post-IP : mesure leffet faisceau-faisceau Corrélations : polarisation, intensité, alignement


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