Exp?rience WA102 sur le SPS du CERN

Expérience WA102 sur le SPS du CERN

Participation du LAPP

Physiciens : J.P. Peigneux, M. Poulet

Visiteur : A. Singovski

Collaboration

LAPP Annecy, Université d'Athènes, IISN Belgique, Université de Birmingham, CERN Genève, JINR Dubna, LANL Los Alamos, Université de Manchester, IHEP Serpukhov, KEK Japan.

The GAMS Collaboration was involved in a neutral exotic mesons and glueballs search for several years with its two set-ups GAMS 4000 at CERN (central production) and GAMS-4pi at Serpukhov (charge exchange production). The collaboration has stopped its data taking at CERN end of 1992 (NA12/2) to merge the possibilities of its main neutral detector GAMS 4000 with the charged particles facilities provided near the OMEGA spectrometer by WA91 Collaboration. During 1993 both collaborations agreed to dismount GAMS detector from the north hall and to move it in the west hall behind the OMEGA where the detector was put in operation in spring 1994. During the last data taking period of WA91 in summer 1994, despite a set-up not yet optimized for GAMS use, the detector has been tuned and has shown all its potentialities. Proposal submitted to the committee for the joint program has been approved under WA102 in September. A full data taking program with the combined detections (charged and neutrals) has been carried out up to mid summer 1995 and 200 Millions of events have been recorded. Collaboration had also asked LAPP team to rebuild and retune the NA12/2 time of flight detector to try to improve the recoiling proton tagging as proposed by LAPP. Time of flight detector has been refurbished at LAPP and tune at CERN in a parasitic beam. Unfortunately this development has been jeopardized by the decision to close west area at end of 1996 for OMEGA exploitation..

Les détecteurs principaux étaient constitués d'un mur de verre au plomb composé de cellules de 38x38mm² de section et de 450 mm de longueur (~16 LR). Ils permettent la mesure de l'énergie et de la position des gammas avec une bonne résolution :

Alors que le dispositif de mesure à 38 GeV de Serpukhov reste opérationnel, la prise de données pour l'étude des productions de mésons neutres produits dans les collisions centrales (NA12/2) a été arrêtée fin 1992. La collaboration a décidé de joindre le détecteur de gamma GAMS 4000 et ses bonnes caractéristiques pour la détection des neutres au dispositif de détection des particules chargées de WA91 auprès de la facilité OMEGA dans le hall Ouest du CERN. Ceci permet d'avoir accès aux modes mixtes de désintégration (chargés et neutres) pour les eta et les eta' alors que NA12/2 ne détectait que les modes neutres. Tout en améliorant la statistique pour l'étude des systèmes hh et hh' déjà vu par NA12/2, la détection combinée des modes chargés et neutres devrait permettre d'atteindre aussi le système eta'eta'.

Après l'évaluation du projet en 1993, le déplacement du détecteur a été autorisé par les comités dès le printemps 1994 et le programme approuvé définitivement en septembre 1994 en tant que WA102. Le détecteur a pu être testé dès l'été 1994 au cours de la dernière période de prise de données de la collaboration WA91 et bien que le dispositif expérimental ne soit pas optimisé pour la détection avec GAMS 4000, cette première campagne a permis cependant d'ajuster le détecteur et de prendre 60 millions d'événements. Complètement opérationnel à la campagne de prise de données 1995, c'est 200 millions d'événements qui ont été enregistrés dont les DST sont en cours de production et pour lesquels des premiers résultats en modes mixtes ont été obtenus.

La collaboration a demandé à l'équipe du LAPP, qui l'avait proposé, de remettre en état le détecteur de temps de vol déjà utilisé dans NA12/2 pour l'étiquetage des protons de recul afin d'améliorer de façon significative l'angle solide de détection. Le système a été remis en opération et recalibré dans un faisceau parasite au CERN par l'équipe du LAPP, mais la décision par les comités d'arrêter la physique à OMEGA à la fin de 1996 a stoppé la mise en faisceau de ce détecteur dont le bénéfice ne pouvait être exploité qu'avec des compléments de cartes de champs et d'ajustement des programmes d'analyse désormais incompatibles avec un temps d'exploitation aussi court.

La collaboration décida donc d'augmenter autant que possible la statistique avec le dispositif ancien et les prises de données de WA102 se sont achevées à l'été 96.

Les premiers résultats ont permis de mettre en évidence qu'un filtre cinématique basé sur la différence Delta p_T des moments transverses des particules échangées dans la production centrale des mésons, permettait de faire une différence entre les mésons classiques, produits plutôt à grand Delta p_T, avec les candidats glueball produits davantage à petit Delta p_T. L'étude des systèmes complexes produits centralement tels que pi⁺pi^- pi⁺pi^- ou a permis de mettre en évidence un certain nombre de structures dont certaines peuvent être interprétées comme des états de type fortement glueball.

Par ailleurs l'exploitation des résultats de NA12/2 et de GAMS-4 s'est poursuivie dans la mesure où les équipes ont pu y contribuer compte-tenu des développements nouveaux qui les sollicitent et des restrictions qui sont imposées à ce type de physique. En particulier certains modes rares de désintégration du omega en pi⁰pi⁰gamma et en eta gamma ont été analysés dans les données obtenues à Serpukhov, alors que des résultats préliminaires de NA12/2 ont été présentés à la conférence de Hadron 97 notamment sur le système eta eta obtenu lors des collisions centrales p-p. Ces derniers résultats ont ÈtÈ complétés par ceux de WA102 dont les plus récents ont été également présentés à la conférence Hadron 97.

Système eta eta en mode mixte parmi les événements pp-> pp (pi⁺pi^-pi⁰gamma gamma)

Événement pp-> pp (pi⁺pi^-pi⁺pi^-gamma gamma), évidence d'événements nu pi⁺pi^- et omega pi⁺pi^- a) et eta' pi⁺pi^-b) en mode mixte