Inves&ga&on of surface homogeneity of mirrors for - PowerPoint PPT Presentation

Inves&ga&on ¡of ¡surface ¡homogeneity ¡of ¡ mirrors ¡for ¡the ¡CBM-­‑RICH ¡detector ¡ ¡ and ¡low-­‑mass ¡di-­‑electron ¡feasibility ¡studies ¡ Elena ¡Lebedeva ¡ ¡ Justus-­‑Liebig-­‑Universität, ¡Giessen ¡

Agenda ¡ Ø CBM ¡experiment ¡ Ø Surface ¡homogeneity ¡of ¡mirrors ¡for ¡RICH ¡detector ¡ ¡ Ø Low-­‑mass ¡di-­‑electrons ¡ E.Lebedeva ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡FAIRNESS, ¡Berlin ¡ 16.09.2013 ¡ 2 ¡

Mo&va&on ¡ Exploring ¡the ¡phase ¡diagram ¡of ¡nuclear ¡ ¡maBer ¡ The ¡CBM ¡research ¡program ¡is ¡ focused ¡on ¡the ¡following ¡physics ¡ cases: ¡ Ø The ¡equation-­‑of-­‑state ¡of ¡baryonic ¡ matter ¡at ¡neutron ¡star ¡densities ¡ ¡ Ø In-­‑medium ¡properties ¡of ¡hadrons ¡ (ρ,ω,ϕ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡e + e -­‑ (μ + μ -­‑ ) ¡ Ø Phase ¡transitions ¡from ¡hadronic ¡ matter ¡to ¡quarkyonic ¡or ¡partonic ¡ matter ¡at ¡high ¡net-­‑baryon ¡densities ¡ Ø Hypernuclei, ¡strange ¡dibaryons ¡and ¡ massive ¡strange ¡objects ¡ Lepton ¡pairs ¡are ¡one ¡of ¡the ¡key ¡signatures ¡for ¡CBM ¡ E.Lebedeva ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡FAIRNESS, ¡Berlin ¡ 16.09.2013 ¡ 3 ¡

Mo&va&on ¡ Ø Dileptons ¡as ¡ ¡ideal ¡probes ¡to ¡study ¡the ¡properties ¡of ¡the ¡ matter ¡created ¡in ¡heavy-­‑ion ¡collisions ¡ l + l - l - l + l + l - The ¡dilepton ¡signal ¡contains ¡contributions ¡throughout ¡the ¡ • whole ¡collision ¡ ¡ No ¡strong ¡Vinal ¡state ¡interactions ¡-­‑> ¡leave ¡reaction ¡volume ¡ • undisturbed ¡ E.Lebedeva ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡FAIRNESS, ¡Berlin ¡ 16.09.2013 ¡ 4 ¡

Mo&va&on ¡ All ¡di-­‑electrons ¡in ¡all ¡energy ¡regimes ¡are ¡ Measure ¡electromagnetic ¡radiation ¡ from ¡the ¡very ¡dense ¡baryonic ¡matter ¡ penetrating ¡probes, ¡i.e. ¡face ¡no ¡strong ¡Vinal ¡ at ¡all ¡energy ¡ranges: ¡ state ¡interaction. ¡ Ø Photons: ¡get ¡access ¡to ¡early ¡ temperatures ¡ [A. Drees] Study flavor) Ø Low ¡mass ¡vector ¡mesons: ¡get ¡ matter access ¡to ¡whole ¡Vireball ¡ temperature evaluation ¡and ¡study ¡in ¡medium ¡ by properties ¡of ¡ρ 0 ¡ CBM short ¡life ¡time ¡-­‑> ¡provide ¡information ¡ Ø about ¡in-­‑medium ¡modiVications ¡ allowing independent Ø Range ¡1 ¡– ¡2.5 ¡GeV/c 2 ¡: ¡get ¡direct ¡ results access ¡to ¡Vireball ¡radiation ¡(QGP ¡ radiation? ¡Temperature?) ¡ Ø Charmonium: ¡charm ¡as ¡a ¡probe ¡for ¡ dense ¡baryonic ¡matter ¡ � � � � � � E.Lebedeva ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡FAIRNESS, ¡Berlin ¡ 16.09.2013 ¡ 5 ¡ � � � �

Facility ¡for ¡An&proton ¡and ¡Ion ¡Research ¡ Accelerator ¡complex ¡serving ¡ experiments ¡at ¡ ¡a ¡time ¡(up ¡to ¡5) ¡ from ¡a ¡broad ¡community ¡ Ø Beam ¡availability ¡for ¡CBM: ¡ Ø SIS100 ¡synchrotron: ¡ Ø Protons ¡up ¡to ¡29 ¡GeV ¡ Ø Au-­‑ions ¡up ¡to ¡11 ¡AGeV ¡ Ø SIS300 ¡synchrotron: ¡ Ø protons ¡up ¡to ¡90 ¡GeV ¡ Ø Au-­‑ions ¡up ¡to ¡35 ¡AGeV ¡ n Research veral experiments at a munity E.Lebedeva ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡FAIRNESS, ¡Berlin ¡ 16.09.2013 ¡ 6 ¡

CBM ¡experiment ¡ Ø Exploring ¡the ¡QCD ¡phase ¡diagram ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡measurement ¡of ¡ hadronic ¡and ¡leptonic ¡probes ¡in ¡large ¡acceptance ¡ • MVD ¡& ¡STS ¡ – ¡tracking, ¡momentum ¡ ECAL ¡ ToF ¡ determination, ¡vertex ¡reconstruction ¡ TRD ¡ • RICH ¡& ¡TRD ¡ ¡-­‑ ¡ ¡electron ¡ RICH ¡ identiVication ¡ ¡ è ¡pion ¡suppression ¡ MVD ¡& ¡ factor ¡≥ ¡10 4 ¡ PSD ¡ ¡STS ¡ • MUCH ¡-­‑ ¡ ¡muon ¡identiVication ¡ • ToF ¡– ¡hadron ¡identiVication ¡ • ECAL ¡– ¡photons, ¡π 0 ¡ • PSD ¡– ¡event ¡characterization ¡ • Up ¡to ¡10MHz ¡interaction ¡rate ¡ ¡ è rare ¡probes ¡ è fast ¡reconstruction ¡ MUCH ¡ algorithms ¡ ¡are ¡essential! E.Lebedeva ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡FAIRNESS, ¡Berlin ¡ 16.09.2013 ¡ 7 ¡

The ¡challenge ¡(low-­‑mass ¡di-­‑electrons) ¡ Ø Lepton ¡pairs ¡are ¡rare ¡probes ¡ (branching ¡ratio ¡<10 -­‑4 ) ¡ Ø Large ¡combinatorial ¡background: ¡ Ø Dalitz ¡decays ¡(π 0 ) ¡ Ø Conversion ¡pairs ¡ 1.2% ¡ ¡γ ¡e + e -­‑ ¡ ~350 ¡π 0 ¡ ¡ 98.8% ¡ ¡γ ¡γ ¡ ~3 ¡γ ¡ ¡ e + e -­‑ ¡ ~700 ¡π +/-­‑ ¡ ¡ ¡ ¡could ¡be ¡identiVied ¡as ¡an ¡electron ¡ Ø Background ¡due ¡to ¡material ¡budget ¡of ¡the ¡STS ¡ E.Lebedeva ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡FAIRNESS, ¡Berlin ¡ 16.09.2013 ¡ 8 ¡

Principle ¡of ¡Ring ¡Imaging ¡CHerenkov ¡ detectors ¡(RICH) ¡ Ø A ¡cone ¡of ¡Cherenkov ¡light ¡is ¡produced ¡when ¡a ¡particle ¡traverses ¡a ¡suitable ¡ medium ¡(radiator), ¡with ¡a ¡velocity ¡greater ¡than ¡the ¡speed ¡of ¡light ¡in ¡the ¡ medium ¡(v>c/n, ¡n ¡being ¡the ¡refractive ¡index ¡of ¡the ¡medium). ¡ ¡ Ø In ¡RICH ¡detectors ¡this ¡light ¡cone ¡is ¡focused ¡as ¡ring ¡on ¡a ¡position ¡sensitive ¡ photon ¡detector. ¡ cosθ=1/n ¡ Event ¡display ¡for ¡simulation ¡of ¡di-­‑electron ¡decay ¡from ¡ρ ¡ E.Lebedeva ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡FAIRNESS, ¡Berlin ¡ 16.09.2013 ¡ 9 ¡

CBM-­‑RICH ¡detector ¡ Ø The ¡CBM-­‑RICH ¡detector ¡is ¡designed ¡to ¡provide ¡electron ¡ identiVication ¡in ¡the ¡momentum ¡range ¡up ¡to ¡8 ¡GeV/c. ¡ Ø It ¡will ¡be ¡operated ¡with: ¡ Hamamatsu ¡H8500 ¡ Ø 1.7m ¡long ¡ ¡CO 2 ¡radiator ¡gas ¡ ¡ (n=1.00045, ¡threshold ¡for ¡pions ¡4.65 ¡GeV/c) ¡ Ø MAPMTs ¡(Multi-­‑Anode ¡Photo ¡Multiplier) ¡as ¡photodetector ¡ ¡ Ø Spherical ¡glass ¡mirrors ¡as ¡focusing ¡element ¡(70 ¡mirror ¡tiles) ¡ radiator ¡ MAPMTs ¡ mirrors ¡ quantum efficiency in % SLO ¡Olomouc ¡ DA0132 30 DA0136 DA0138 25 DA0147 mean 20 15 10 5 0 200 300 400 500 600 700 800 wavelength in nm These ¡foreseen ¡detector ¡components ¡work ¡well ¡together ¡in ¡terms ¡of ¡the ¡covered ¡wavelength ¡range ¡ E.Lebedeva ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡FAIRNESS, ¡Berlin ¡ 16.09.2013 ¡ 10 ¡