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Lau Gatignon K12 Beam Project Presentation 1 Proposition pour nouvelle expérience “NA48/3 ut: Recherche d’un mode de desintégation rare de K + + 11 (latestCK M workshop) ( ) (8.0 1.1) 10 BR K périence devrait collectionner 100 événements de ce type 2 ans rtir de 4 10 12 desintégrations de K + / année SPS. arriver à ce but, il faut: aucoup de temps de faisceau e grande acceptance et effacité de l‘expérience excellent “VETO” pour assurer le “rien” i.e. : K + + + rien du tout Nouveau faisceau, nouvelle expérience (gardant le LKr, mais pas beaucoup du reste)

Lau GatignonK12 Beam Project Presentation1 Proposition pour nouvelle expérience NA48/3 But: Recherche dun mode de desintégation rare de K + + Lexpérience

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Lau Gatignon K12 Beam Project Presentation 1

Proposition pour nouvelle expérience “NA48/3”

But: Recherche d’un mode de desintégation rare de K+ +

11(latest CKM workshop)( ) (8.0 1.1) 10 BR K

L’expérience devrait collectionner 100 événements de ce type 2 ans à partir de 4 1012 desintégrations de K+ / année SPS.

Pour arriver à ce but, il faut:1. Beaucoup de temps de faisceau2. Une grande acceptance et effacité de l‘expérience3. Un excellent “VETO” pour assurer le “rien”

i.e. : K+ + + rien du tout

Nouveau faisceau, nouvelle expérience (gardant le LKr, mais pas beaucoup du reste)

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Lau Gatignon K12 Beam Project Presentation 2

Optique nouveau faisceau:

Beatch:k12hika+

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Lau Gatignon K12 Beam Project Presentation 3

250210190160 240230220200180170150140130120110

Z [m]

1st SPECTROMETER

2nd SPECTROMETER

VACUUM

LK

r

ST

.CH

-1

ST

.CH

-2

ST

.CH

-4

ST

.CH

-3

ST

.CH

-5

ST

.CH

-6

MN

P33

-1

MN

P33

-2

Fin

al C

oll +

60

m

SA

C

DECAY FIDUCIAL REGION

BEAM (2 RMS WIDTH)

40 mm

10 m

SCALE:

SCHEMATIC LAYOUT (HORIZONTAL PLANE)OF HIGH-INTENSITY K + BEAMDECAY FIDUCIAL REGION & DETECTORS:

INTERMEDIATE RINGCALORIMETER, IRC1 : 70 < r < 120 mm IRC2 : 70 < r < 120 mmLKr CAL : 120 r 1200 mmSMALL ANGLE CAL., SAC: r < 100 mm

+3.2 mr

MA

MU

D

AL BEAM PIPE

AL

WIN

DO

W

RICH

IRC

1

IRC

2

g

FIN

AL

CO

LL

IMA

TO

R:

Z=1

02 m

-2.4 mr

+20mr

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Compteurs Veto:

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Lau Gatignon K12 Beam Project Presentation 5

Beam parameters

Beam: Present K12

(NA48/2)

New HI K+

Factor gain

wrt 2004 5)

SPS protons per pulse 1 x 1012 3 x 1012 3

Duty cycle (s./s.) 4.8 / 16.8 → 1

Beam acceptance (H, V (mrad) ± 0.36 ± 2.3, ± 2.1

Solid angle (sterad) 0.40 16 40

Av. K+ momentum <pK> (GeV/c) 60 75 K+: 1.50

+ : 1.35

Total : 1.35

Momentum band pK (GeV/c)

Eff.: (p/p in %)

RMS: (p/p in %)

57 – 63 = 6

± 5

4

73.5– 76.5=3.0

± 2.0

1.0

0. 5

0.4

0.25

Beam size (cm)

Area at SPIBES (cm2)

r = 1.5

7.0

± 1.6, ± 2.2

14

2

Divergence: RMS (mrad) 0.05 0.10 2

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Beam: Present K12 (NA48/2)

New HI K+

Factor gain wrt 2004 5)

Decay fid. Length (m)

(K+)

50

0.111

60

0.107

0.96

Beam flux/pulse: p (x 107) K+ +

e+

0.86 0.31 3.32

0.95

49 15

150

35

50 (30) 45 (27)

Total per pulse (x 107)

per Effective spill length (/s) MEAN/cm2 (SPIBES) / s

5.5

1.8 0.25

250

80 6

(max 15)

45 (27)

45 (27) 25 (15)

Eff. Running time / year (days)

Overall efficiency Effective number of pulses

120

0.5 3 * 105

100

0.6 3 * 105

1.0

K+ decays per year in fiducial length

1.0 1011 4.8 1012 48

Beam parameters (2)

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Evaluation en cours par Allain Gonidec

d = 8 mr = 40 cm

Plus grand trou dans le mur du fond…

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Lau Gatignon K12 Beam Project Presentation 8

Vacuum requirements

Pressure needed:

G.Collazuol, FLUKA + Toy MC

Without Cedar,10-6 with Cedar

Suggestion: design vacuum for 3 10-7 mbar

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CEDAR Schematic view

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Cedar optics

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98.0 98.5 99.0 99.5 100.0 100.5 101.0 101.5 102.00

10000

20000

30000

40000

50000

60000

70000

Nu

mb

er o

f en

trie

s

Radius at Diaphragm [mm]

96 97 98 99 100 101 102 1030

5000

10000

15000

20000

25000

30000

Nu

mb

er o

f en

trie

s

Radius at Diaphragm [mm]

HELIUM Gas HYDROGEN Gas

Mean=100.0 mmRMS = 0.15 mm

Monochromatic pencil beam75 GeV/c, p/p=0,x=0, x’=0

Mean=100.0 mmRMS = 0.78 mm

Mean = 99.9 mmRMS = 0.36 mm

Realistic beam (plotted), 75 GeV/c, p/p=1%, X=1 cm, sX’=

80 rad

Mean = 99.5 mmRMS = 0.84 mm

Cedar-NorthMoins de matière, 3 bar (pas 11) !

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100.0

±0.4

8 m

m

102.3

±0.4

5 m

m

Cedar-West (H2 filled)

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Lau Gatignon K12 Beam Project Presentation 13

Z-position where g is generated [mm]

Cedar-North Cedar-West

generated

hittingm

irror

hittingm

irror

NoseNose

‘Nose’ not so useful for Cedar-West(Efficiency curve almost identical with and without nose)

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Position of photons hitting LAMA cells

Zoom onto unit #1

Cedar-West, Hydrogen filled

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Lab tests of several photon detectors planned

A.Placci:

Anode, Cathode current:

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Cost of Beam line itself

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Cost Cedar modifications

Preliminary !

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Lau Gatignon K12 Beam Project Presentation 18

Demandes temps faisceau pour 2006

Plusieurs idées ont été lancées :

- Tests Gigatracker pour étudier halo, senseurs différents, …

- MAMUD ‘imité’ par MBPL? A enlever MUV&HAC??

- CEDAR: tests avec Cedar-W & N2 gaz, nouveaux detectors g ?

- Etude interactions faisceau avec gaz résiduel dans tank à vide

- Prototype Straw tubes – probablement trop tot

- Tests du calorimètre Krypton Liquide comme veto