For the CDF Collaboration 金　信弘 筑波大学物理学系 For the CDF Collaboration はじめに ＣＤＦ実験の成果 ＣＤＦ実験の現状 ＣＤＦ実験の今後の計画

素粒子とは？ 原子 原子核 陽子 電子 クォーク

物理学発展の歴史 1900年 2000年 17世紀半ば 古典力学 19世紀後半 電磁気学 相対論 量子力学 1881年　マイケルソン・モーレー の光速測定実験→エーテル否定 相対論 黒体輻射測定 量子力学 1896年　ベクレル放射線発見 1897年　トムソン電子発見

素粒子と素粒子間の力（素粒子物理標準理論） 物質を構成する粒子（フェルミオン） クォーク 　電荷 　2/3 - 1/3 - 1 アップ(0.002)　　　チャーム(1.3)　　　トップ(175 ) ダウン(0.005)　　　ストレンジ(0.14)　 ボトム( 4.2) レプトン 電子(0.0005)　　 ミュー粒子(0.106)　　タウレプトン(1.8) 電子ニュートリノ　　 ミューニュートリノ　 　　 タウニュートリノ 力を伝える粒子（ゲージボソン） 弱い力 強い力 電磁気力 （　）内の数字はGeVの 単位で書かれた質量 グルオン(0)　　　光子(0)　　　　Ｗ粒子(80) 　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　Ｚ粒子(91)

質量の起源（ヒッグス機構） ヒッグスポテンシャル V (f) = m2f2 /2 + lf4 /4 ( l 　ヒッグスポテンシャル 　V (f) = m2f2 /2 + lf4 /4 ( l m2 > 0 (ビッグバン直後) 　　　　　　真空の相転移（対称性の破れ） 　m2 < 0 (現在)

大統一理論 　三つの力（電磁力、弱い力、強い力）は、宇宙創生直後の高温時には対称性が成り立ち、同一の力であった。それが冷えてきたときに対称性が破れて異なる力に見えるようになった。 超対称性理論 　すべてのフェルミオン（ボソン）には超対称粒子のボソン（フェルミオン）のパートナーが存在する。この超対称性を仮定すると、三つの力の大統一がある高温状態で成り立つ。 　この理論は有望であると考えられている。この理論が正しければ、質量150GeV/c2以下のヒッグス粒子が存在するし、また標準理論で期待される以上のＫ中間子、τ粒子、Ｂ中間子の稀崩壊が起こる。

ビッグバン宇宙と素粒子物理 CDF 　　　　　大統一理論 　真空の相転移 　粒子反粒子対称性の破れ 電弱統一理論 　ヒッグス粒子

主要な高エネルギー加速器研究所 フェルミ国立加速器研究所 (米国) FERMILAB 欧州共同原子核研究所(欧) CERN 高エネルギー加速器研究機構(日本) KEK ブルックへブン国立加速器 研究所(米国) BNL スタンフォード線形加速器研究所(米国) SLAC (著作権：白い地図工房)

2TeV陽子反陽子衝突実験（CDF実験） 米国フェルミ国立加速器研究所テバトロン加速器 RunI (1992～1996) 　 s = 1.8 TeV 　　　　　( 110pb-1 ) RunII（2001～） 　 s = 1.96 TeV + Main Injector 　　　　　( 9fb-1 の予定) CDF √ Tevatron Ring √ Main Injector

CDFII Detector

Silicon Microstrip Tracker Muon System Drift Chamber Central Calor. New Solenoid Old Partially New Time-of-Flight Plug Calor. 日本グループの分担 ○プラグ・カロリメーター（金、清矢） 　　筑波大、KEK、早稲田大、フェルミ研、ロチェスター大、UCLA、他 ○シリコン・バーテックス検出器 SVXⅡ（岩田） 　　広島大、岡山大、京都教育大、フェルミ研、LBNL、ピッツバーグ大、他 ○中間部シリコン検出器 ISL （原、奥沢） 　　筑波大、大阪市大、近畿大、フェルミ研、LBNL、ピサ大、他 ○データ収集・モニター装置 DAQ（下島、宮本、有澤） 　　筑波大、KEK、早稲田大、フェルミ研、MIT、ロチェスター大、他 ○ＴＯＦカウンター （受川） 　　筑波大、フェルミ研、ペンシルバニア大、他 Muon Silicon Microstrip Tracker Front End Electronics Triggers / DAQ (pipeline) Online & Offline Software

ジェット： クォークは単独では検出不可能で、多数のハドロンがクォークの進行方向に出てくるジェットとして観測される。 ＊ハドロン 　　　中間子（メソン）　　　qq π，K，ρ，・ ・ ・ 　 　　　重粒子（バリオン） qqq 　　　　　p, n, Λ，Σ， ・ ・ ・

陽子反陽子衝突実験（米国フェルミ国立加速器研究所） CDF実験の経過と主要な成果 陽子反陽子衝突実験（米国フェルミ国立加速器研究所） 1981年8月　　CDF設計報告書 1985年10月 　陽子反陽子初衝突 1987年　　 　テスト実験 1988年6月　　物理実験(Run0) 　～1989年5月　　　　　　 1992年4月　　物理実験(Run1) 　～1996年2月 1994年　　　トップクォーク発見 1998年　　　Bc中間子発見 2001年4月～ 　物理実験(Run2)再開 　　ヒッグス粒子探索、トップクォークの物理、 　　新粒子・新現象の探索、Ｂ中間子のＣＰ非保存、 　　電弱相互作用と強い相互作用。

若手研究者の育成 CDF実験 博士論文 （過去10年間に26篇） 近松　健 Top-Quark Search in the Dilepton Channel in 1.8-TeV Proton-Antiproton Collisions (1994.2) PRL 73 (1994) 225; citation 527 PR D50 (1994) 2966; citation 631 大石　竜太郎 Measurement of the Cross Section for Charmed Meson Production Associated with a Prompt Photon 　　　　　　in 1.8 TeV Proton-Antiproton Collisions (1995.1) PRL 77 (1996) 5005; citation 6 満塩　尚史 Measurement of Neutral B Meson Mixing in Electron-Muon Events in 1.8-TeV 　　　　　　Proton-Antiproton Collision (1996.1) 浅川　高史 Properties of High-Mass Multijet Events at the Fermilab Proton-Antiproton Collider(1996.2) PR D54 (1996) 4221; citation 23 加藤　幸弘 Search for Chargino-Neutralino Production in 1.8-TeV Proton-Antiproton Collisions (1996.9) PRL 76 (1996) 4307; citation 33 林　英一郎 Search for New Neutral Gauge Bosons in 1.8-TeV Proton-Antiproton Collisions (1996.9) PRL 79 (1997) 2192; citation 110 秋元　秀美 Observation of Subclusters Within Jets Produced at the Fermilab Tevatron 　　　　　　Proton-Antiproton Collider (1997.1) 下島　真 Measurement of the Photon Angular Distribution in the W+Photon Production in 1.8 TeV 　　　　　　Proton-Antiproton Collisions (1997.1) 青田　慎 A Measurement of Top Quark Mass and Kinematics Properties in Fermilab 1.8-TeV PRL 80 (1998) 2525; citation 65 PRL 80 (1998) 5720; citation 9 高野　剛 Measurement of the Cross Section for Diphoton Production in 1.8 TeV Proton-Antiproton 　　　　　　Collisions (1997.2) PRL 81 (1998) 1791; citation 50 佐藤　博之 Measurement of W-Photon and Z-Photon Couplings in 1.8-TeV Proton-Antiproton Collisions (1997.6) 鈴木　潤一 Observation of the Bc Meson in 1.8-TeV Proton-Antiproton Collisions (1998.1) PRL 81 (1998) 2432; citation 117 PR D58 (1998) 112004; citation 116

CDF実験 博士論文 （過去10年間に26篇）の続き 桑原　朋子 Measurement of Time Dependent B0 B0 Mixing in 1.8-TeV Proton-Antiproton Collisions (1997.6) PR D60 (1999) 112004; citation 17 岡部　正和 Measurement of the Strong Coupling Constant from Two Jet Production Cross Section in 1.8-TeV Proton-Antiproton Collisions (1998.1) 池田　拓史 Observation of Diffractive Bottom Quark Production in 1.8-TeV Proton-Antiproton 　　　　　　　　　Collisions (1999.1) PRL 84 (2000) 232; citation 39 湊　　浩之 Measurement of the W Boson Transverse Momentum Distribution in 1.8 TeV Proton-Antiproton 　　　　　 　　　Collisions (1999.1) 半田　隆信 Search for Technicolor Particles in 1.8-TeV Proton-Antiproton Collisions (1999.1) PRL 84 (2000) 1110; citation 10 菊地　俊章 Search for Single Top Quark Production in 1.8-TeV Proton-Antiproton Collisions (1999.12) PRD 65 (2002) 091102; citations 24 寺師　弘二 Observation of Dijet Production by Double Pomeron Exchange in 1.8-TeV Proton-Antiproton 　　　　　　　　　 Collisions (2000.1) PRL 85 (2000) 4215; citation 58 中田　方斉 Measurement of the Diffractive Structure Function of the Antiproton in 1.8-TeV 　　　　　　　　　Proton-Antiproton Collisions (2001.1) PRL 88 (2002) 151802; citations 15 田中　雅士 Search for Radiative B -Hadron Decays with the Collider Detector at Fermilab (2001.1) PRD 66 (2002) 112002; 栗野　浩一 Measurement of the Cross Section and Heavy Quark Composition of gamma + mu Events Produced 　　　　　　in ppbar Collisions at √s =1.8 TeV (2002.9) PRD 65 (2002) 012003; citations 1 宮崎　由之 Search for Scalar Top Quark Pair-Production by R-Parity Violating Decay Mode in ppbar 　　　　　 Collisions at √s =1.8 TeV (2002.9) 高野　秀明 Search for W-boson Pair Production in the Lepton + Jet Channel in 1.8-TeV Proton-Antiproton 　　　　　　Collisions (2003.4) 井門　幸二 Search for New Neutral Gauge Bosons in 1.96-TeV Proton-Antiproton Collisions (2004.1) 津野　総司 Tests of Enhanced Leading Order QCD in W Boson plus Jet Production in 1.96-TeV Proton-Antiproton 　　　　　　Collisions (2004.1)

Tevatron Status Run I（1992～1996）: Run II（2001～）: Schedule: 2002 2003 2004 Run I（1992～1996）: Record Luminosity 2x1031 cm-2sec-1 Integrated Luminosity　 110 pb-1 on Tape Run II（2001～）: 1 x1032 cm-2sec-1 （July 2004） (Weekly Integrated Luminosity 18 pb-1 ) Integrated Luminosity 670 pb-1 540 pb-1　on Tape 350 pb-1 analyzed Schedule: 2 fb-1 　 (by spring of 2006) 9 fb-1 　　(by the end of 2009) Initial Luminosity Record 1 x1032 cm-2s-1 2004 2002 2003 Total 6７0 pb-1 Integrated Luminosity Weekly record 18 pb-1

RunII Projected Integrated Luminosity (DOE review on Feb.24,2004) Integrated Luminosity (fb-1) April ’06 2fb-1 Oct. ’09 8.5fb-1 Now Integrated Luminosity per Week (pb-1) x We are here now

RunII Projected Integrated Luminosity (DOE review on Feb.24,2004) Middle of 2007 ms =24ps-1(5σ) Spring of 2006 ΔMHiggs ～ 30% MHiggs ＜120GeV (95%CL) ms =18ps-1(5σ) Now End of 2009 MHiggs ＜180GeV (95%CL)

Physics Results from Run2 published papers submitted papers ElectroWeak Physics 0 3 New Particle Search 0 4 QCD 0 0 Top Physics 1 3 B Physics 4 2 Published papers Ds, D+ mass difference PRD68, 072004 (2003). Search for D →μμ PRD68, 091101 (2003). Prompt Charm Cross Section 　PRL 91, 241804 （2003). Observation of X(3872) 　PRL 93, 072001 (2004). Measurement of the tt-bar Production Cross Section Using Dilepton Events 　PRL. 93, 142001 (2004). list

W・Zボソン生成崩壊： e, μチャンネル σZ • Br(Z→e+e−) = 267.0 ± 6.3 ± 15.2 ± 16.0 pb stat. syst. 　 lumi. σZ • Br(Z→μ+μ−) = 246 ± 6 ± 12 ± 15 pb stat. syst. lumi. W·B(Wμ) 　= 2.64  0.02  0.12  0.16 nb stat syst lum σW • Br(W→e) = 2.64 ± 0.01 ± 0.09 ± 0.16 nb stat. syst. lumi.

W・Zボソン生成崩壊： τチャンネル Z0τeτh W→τν Look for jet within narrow 10 degree cone Isolated within wider 30 degree cone pT() > 25 GeV ETmiss > 25 GeV Ncand = 2345 σW • Br(W→ ) = 2.62 ± 0.07 ± 0.21 ± 0.16 nb 　　stat. syst. lumi. W→τν We have a clear Z0teth signal. Further study of backgrounds is underway. Not only interesting as an EWK measurement, it is important for Higgs and SUSYsearches. 小川貴志（早稲田大）博士論文解析中

W・Zボソン生成断面積（RunⅡ） e   e  •B(W-->l) and •B(Z-->ll) at 関連解析：井門孝治（早稲田大）博士論文 Sample Back. •B(W-->ll) (nb) e 38625 6% 2.64±0.01stat±0.09sys±0.16lum  21599 11% 2.64±0.02stat±0.12sys±0.16lum  2346 26% 2.62±0.07stat±0.21sys±0.16lum Sample •B(Z-->ll) (pb) e 1830 267±6stat±15sys±16lum  1631 246±6stat±12sys±15lum Background ~ 0.5% •B(W-->l) and •B(Z-->ll) at ECM=2TeV are consistent with standard model prediction. (ppZ) (W) (Z  ee) (ppW) (W  e) (Z) R = Theoretical prediction PDG SM combined Exp Measure Extract R = 10.54  0.18stat  0.33sys →　　Γ(W) = 2.15  0.04stat  0.07sys GeV consistent with S.M. prediction of 2.09 GeV

Study of Wγ production with W→μν at CDF in Run II 谷本奈穂（岡山大）博士論文解析中 Study of Wγ production with W→μν at CDF in Run II Require central  ET() > 7 GeV ΔR(l-) = √(Δη2+ΔΦ2) >0.7 133 seen 141 expected Wγ σ • Br = 17.2 ± 2.2 (stat.) ± 2.0 (syst.) ± 1.1(lumi.) pb Cross sections and photon ET spectra are consistent with SM.

WW 生成断面積 isolated lepton pair Higgs, SUSY Search opposite-charge, high pT ETmiss Z veto veto events with jets ∫L = 126 pb-1 5 events seen (5 with 1.2 ±0.3 BG events in Run I @ ∫L = 108 pb-1) 9.2 events expected (2.3 background, 6.9 ± 1.5 W W → l l’’)

Mass Limit (95% CL)(GeV/c2) Z’ Search 井門孝二（早稲田大）博士論文解析中 Z’→e+e -, m+ m-のモードで重いゲージボソン探索 e+m combined Run Lum.(pb-1) Mass Limit (95% CL)(GeV/c2) Run1a (1.8TeV) 19.7 505 Run1b (1.8TeV) 90 640 Run2(1.96TeV) 72 650 Z’ search history (e+ e- mode):

W + jets Analysis First result in Run II. (72pb-1 ) 津野総司（筑波大）博士論文 First result in Run II. (72pb-1 ) Presented in EPS 03’, Aachen. Theoretical calculation was made by GRACE system. Jet Definition: Et > 15 GeV , JetClu (R=0.4) New features: Parton-jet matching. Kinematic distributions were a good agreement with data.

Jet Multiplicity in b-tagged W+jets events top signal region

Summary of t t ProductionCross Section Results

t t Cross Section √s-Dependence

最新のトップクォークの質量測定結果 トップクォークの再構成された質量分布 寄田浩平（早稲田大）博士論文解析　　　近藤都登教授（早稲田大）考案のDLM解析 世界最高エネルギー２TeVの陽子反陽子衝突によるトップクォーク対生成（唯一のトップファクトリー） トップクォークが と崩壊して、レプトンと4個のジェット（内1個はｂクォークと同定）になった２２事象を選択。 その事象のトップクォークの質量をDynamical Likelihood Method (DLM)で再構成。 DLM: 力学的最尤法。トップクォークの質量をトップクォークの生成確率と崩壊確率を用いた最尤法で再構成する。 トップクォークの再構成された質量分布

最新のトップクォークの質量測定結果 CDF RunII preliminary, 162 pb-1 佐藤構二（筑波大）博士論文解析 CDF RunII preliminary, 162 pb-1 Data 68 events Jet probability アルゴリズムを用いて、4つのジェットのうち２つがボトムクォークのジェットであると同定できる11事象を選別。 質量再構成の方法は従来のものを用いた。 今後これにDLMを用いた結果を合わせて誤差を小さくする。

トップクォークとWボソン質量測定による ヒッグス粒子の間接探索 テバトロン実験 Run Iの成果 : Mtop = 174.3 ± 5.1 GeV/c2 (今年：Mtop = 178.0 ± 4.3 GeV/c2 ） MW = 80.452 ± 0.062 GeV/c2 Run II ヒッグス粒子の質量に与えられる 現在の制限 : MHiggs < 219GeV 　　　　　　　　　　　　（今年：251 GeV） 　　　　　　　　　　　　　　　@95%CL RunⅡ 2 fb-1（～2006年春）: ΔMtop < 3 GeV/c2 ΔMW ～ 30 MeV/c2 → ΔMHiggs ～ 30%

J/ψ粒子の異常生成 J/ψ粒子の横運動量分布 RunII実験（2001年～）でJ/ψ粒子 関連解析：　山下智弘（岡山大）博士論文 J/ψ粒子の横運動量分布 データ QCD理論予測 RunII実験（2001年～）でJ/ψ粒子 の生成断面積を PT > 0 GeV の全領域 で測定。 PT > 5GeVの領域ではRunI実験結果 を再現。 PT < 5GeVの領域での理論との比較 が待たれる。 QCD理論予測の50倍以上のJ/ψ粒子の生成がRunI実験（～1996年）で観測されている。Color Octet模型などの新しい理論も考えられたが、他のデータと矛盾。

Bh+h } } tree g  Vub charmless two-body decays longer term Bs modes help extract unitarity angle  Signal is a combination of: B0+ BR~5x10-6 B0K+ BR~2x10-5 BsK+K BR~5x10-5 Bs+K BR~1x10-5 Requirements Displaced track trigger Good mass resolution Particle ID (dE/dx) penguin } (4s),Tevatron } 28026 events = 5.252(4) GeV/c2  = 41.0(4.0) MeVc2 M() Tevatron + hypothesis

(dE/dx – dE/dx())/(dE/dx) BR(BsK+K) Simulation BdK BsKK Bd  BsK  32060 events = 5.252(2) GeV/c2  = 41.1(1.9) MeV/c2 M() Fitted contributions: mode Yield (65 pb-1) B0K 14817(stat.)17(syst) B0 3914(stat.)17(syst) BsKK 9017(stat.) 17(syst) BsK 311(stat.) 17(syst) kinematics & dE/dx to separate contributions Sep.~1.3 CDF RunII Preliminary (dE/dx – dE/dx())/(dE/dx) D*D0, D0K First observation of BsK+K !! Result: Measure ACP Concerning the signal extraction, Bhh events are collect by the SVT trigger Requiring the two tracks be displaced and with a relatively large opening angle to Reduce the QCD combinatorial background. After optimization of the cut a clean signal peak of about 300 events is visible in the Pi-pi invariant mass spectrum, due to the superposition of the different B0 and Bs Decay modes, with a good agreement with the results of the simulation. The issue is then to be able to separate these contributions.

BsDs with Ds + and KK+ Bs Yields: CDF BsDs+ BsDs with Ds + and KK+ BR(Bs  Ds p) = ( 4.8 1.2 1.8 0.8 0.6) 10-3 (Stat) (BR) (sys) (fs/fd) New measurement ! Previous limit set by OPAL: BR (Bs  Ds p ) < 13% BR result uses less data than shown in plot.

Measuring Bs Oscillation Bs reconstruction e.g. Flavor tagging ( Bs or Bs at the time of production?) Tagging “dilution”: D=1-2w Tagging power proportional to: D2 Proper decay time Crucial for fast oscillations (i.e. Bs) Typical power (one tag): D2 = O(1%) at Tevatron D2 = O(10%) at PEPII/KEKB uncertainty

Flavor Tagging Strategy: use data for calibration (e.g. BJ/K, Blepton) “know” the answer, can measure right sign and wrong sign tags. Results: Same-side (B+) D2=(2.10.7)% (B+/B0/Bs correlations different) Muon tagging D2=(0.70.1)% “same-side” tagging

CDF Bs Sensitivity Estimate hadronic mode only Current performance: S=1600 events/fb-1 (i.e. effective for produce+trigger+recon) S/B = 2/1 D2 = 4% t = 67fs 　　　surpass the current world average With “modest” improvements S=2000 fb (improve trigger, reconstruct more modes) S/B = 2/1 (unchanged) D2 = 5% (kaon tagging) t = 50fs (event-by-event vertex + L00) 　　　　ms=24ps-1 “covers” the expected region based upon indirect fits. This is a difficult measurement. There are ways to further improve this sensitivity… 2 sensitivity for ms =15ps-1 with ~0.5fb-1 of data 5 sensitivity for ms =18ps-1 with ~1.7fb-1 of data 5 sensitivity for ms =24ps-1 with ~3.2fb-1 of data

最新のBc中間子の質量測定結果 Bc中間子の再構成された質量分布 μμがJ/ψから崩壊したことを条件にして事象を選別し、そのμμとπから不変質量を計算。 質量分布をGaussianと一定のBackgroundでFitした結果、 １８．９±５．７信号事象が観測された（３．５σ）。 Bc中間子の再構成された質量分布 理論予言値は 6307±17 MeV/c2（QCD)、6304±12 +18/-0 MeV/c2 （unquenched latticeQCD) Bc中間子セミレプトニック崩壊チャンネルでの研究：　青木雅人（筑波大）博士論文解析

ヒッグス粒子探索についての記事 CERN研究所（ジュネーブ）のLEP2実験でヒッグス粒子の候補事象が見えた。これが事実かどうかはフェルミ研究所での陽子反陽子衝突実験（CDF実験）で明らかにできる。

ヒッグス粒子の探索 軽いヒッグス粒子 ( MH < 150GeV/c2) _ 陽子中のクォーク _ bb 反陽子中の 反クォーク 重いヒッグス粒子 ( MH > 150GeV/c2) 陽子中のグルオン W+W- 反陽子中のグルオン

最新のヒッグス粒子の探索結果 再構成された2ジェット不変質量の分布 というWH 随伴生成反応で生成したWボソンとHiggs粒子が 石澤善雄（筑波大）博士論文解析　　 というWH 随伴生成反応で生成したWボソンとHiggs粒子が と崩壊して、レプトンと２個のジェット（内1個はｂクォークと同定）になるヒッグス粒子候補事象として６２事象を選択。 その事象の2ジェットの質量を再構成。 Wbb生成などのバックグラウンド事象が ６６．５±９．０事象、期待される。このバックグラウンド事象と候補事象が一致する。 ヒッグス粒子生成断面積の上限を求める。 再構成された2ジェット不変質量の分布

最新のヒッグス粒子の探索結果 ヒッグス粒子の質量 直接生成されたHiggs粒子が２個のWボソンに崩壊して、2個のレプトンになるヒッグス粒子生成の候補事象として８事象を選択。　　W対生成などのバックグラウンド事象が８．９０±０．９８事象、期待される。バックグラウンド事象数と候補事象数が一致する。これによってヒッグス粒子生成断面積の上限を求める。 ヒッグス粒子の質量

テバトロン加速器でのヒッグス粒子探索 証拠検出可能なヒッグス粒子の質量 MH(GeV/c2 ) (95%信頼度で検出できるMH ） 100 150 200 実験開始(RUN2a) 2001年12月 2005年12月 2009年12月 LEP 2 の ヒッグス粒子 超対称性理論の軽い ヒッグス粒子の質量上限

まとめ CDF実験RUN2（2001年～）で以下の成果が期待される。 2006年春にΔms =18ps-1 ならば、5σでBs mixingの測定ができる。 今後2年間の実験でt t→lν+4ジェット モードで1000事象が収集され、ΔMtop ～3GeV/c2でMtopが測定できる。同時にΔMW ～30 MeV/c2でMＷが測定できる。これらよりΔMH～0.3MH でヒッグスの質量を間接的に測定できる。 今後2年間の実験で 95%信頼度で MH < 120GeV/c2のヒッグス粒子検出可能。 さらに3年間のデータ収集によって 95%信頼度で MH < 180GeV/c2のヒッグス粒子検出可能。

ＢＡＣＫＵＰ

The CDF Collaboration Totals North America Europe Asia 112 countries 3 Natl. Labs 28 Universities 1 Universities 1 Research Lab 6 Universities 1 University 4 Universities 2 Research Labs 5 Universities 1 Research Lab 1 University 3 Universities Totals 112 countries 58 institutions 581 physicists

Run2 Paper 1．“ Measurement of the Mass Difference m(Ds+) - m(D+) at CDF II” D. Acosta et al., Phys. Rev. D68, 072004 (2003). 2. “Search for the Flavor-Changing Neutral Current Decay D0 -→ μ+μ- in p anti-p Collisions at s**(1/2) = 1.96 TeV” 　D. Acosta et al., Phys. Rev. D68, 091101 (2003). 3. “Measurement of Prompt Charm Meson Production Cross Sections in p anti-p Collisions at s**(1/2) = 1.96 TeV” 　D. Acosta et al., Phys. Rev. Lett. 91, 241804 (2003). 4. “Observation of the Narrow State X(3872) → J/ψπ+π- in p anti-p Collisions at s**(1/2) = 1.96 TeV” submitted to Phys.Rev.Let

bc with cpK New Result ! Backgrounds: real B decays Reconstruct p as p: Bd  Dp+K+ppp+ Use MC to parametrize the shape. Data to normalize the amplitude Dominant backgrounds are real heavy flavor proton particle ID (dE/dx) improves S/B Fitted signal: Measure: New Result ! BR(Lb  Lc p) = (6.0 1.0(stat)  0.8(sys)  2.1(BR) ) x 10-3

Detector Performance：SVX Silicon detectors: Typical S/N ~12 Alignment in R-f good R-z ongoing Details

Full silicon acceptance is in sight … The last 10% of the job takes the second 90% of the effort (but not time!) Commissioning: L00 > 95% SVXII > 90% ISL > 80% ISL completing cooling work % of silicon ladders powered and read-out by silicon system vs. time Back Back to index

Detector Performance：TOF TOF resolution within 10 –20% of 100ps design value Improving calibrations and corrections S/N = 1942/4517 TOF S/N = 2354/93113

Detector Performance：XFT Offline track Efficiency curve: XFT cut at PT = 1.5 GeV/c XFT track XFT: L1 trigger on tracks full design resolution DpT/p2T = 1.8% (GeV-1) Df = 8 mrad

Detector Performance：SVT 8 VME crates Find tracks in Si in 20 ms with offline accuracy Online track impact param. s=48 mm 90% Secondary VerTex L2 trigger Online fit of primary Vtx Beam tilt aligned D resolution as planned 48 mm (33 mm beam spot transverse size) Efficiency soon 80%

EM Calorimeter scale 638 Z  e+e- in 10 pb-1 s(M) ~ 4 GeV Check Z mass in data and simulation after corrections Central region: Mean: +1.2% data, -0.6% sim. Resolution: +2% simulation Forward region (Plug): Mean: +10/6.6% data, +2.0% simulation Resolution: +4% simulation NZ = 247 FB asymmetry Central-central Central-West plug Central-East plug NZ (W+E) = 391

Measurements with high Et e± Good modeling of observed W en distributions Selection details MET resolution from MB data consistent with Run 1 MET detail

Reconstruct Z  ee; measure AFB Both e ||>1 NZ(PP) = 160 Uses silicon to tag e± charge Both e ||<1 NZ(CC) = 247 s(M) ~ 4 GeV Central-Plug Dielectron Mass One ||<1, one ||>1 NZ(CP) = 391 AFB will be an additional handle in Z’ searches

High-Pt muons: Z m+m- Clear Z m+m- signal require COT•CMU•CMP CDF’s purest muons: ~8l m1 CMU m2 CMP 57 candidates 66<M<116 GeV NZ = 53.2±7.5 ±2.7

Measure s•B(Wen) 0.16 soon! 5547 candidates in 10 pb-1 W cross section: sW*BR(Wen) (nb) = 2.60±0.07stat±0.11syst ±0.26lum Background (8%): - QCD: 260 ± 34 ± 78 - Z ee: 54 ± 2 ± 3 - Wtn: 95 ± 6 ± 1 5547 candidates in 10 pb-1

Measurement of sB(Wmn), R 4561 candidates in 16 pb-1 (require COT•CMU•CMP) 12.5% background: - Z mm: 247 ± 13 - Wtn: 145 ± 10 - QCD: 104 ± 53 - Cosmics: 73 ± 30 s•B(Wmn) = 2.70±.04stat±.19syst ±.27lum Many uncertainties, e.g. lumi, cancel in ratio: R = s•B(Wmn) / s•B(Zmm) = 13.66±1.94stat±1.12syst (1.5s from SM)  G(W) = 1.67±0.24stat±0.14syst MT Measure a precisely predicted ratio  establish tight feedback loop on muon detection, reconstruction, and simulation

W  t n Evidence for typical t decay multiplicity in W t n selections t channel important for new physics searches

Measurements with jets Raw Et only: Jet 1: ET = 403 GeV Jet 2: ET = 322 GeV Jet expectations Raw jet distributions

Hadronic Energy Scale Use J/y muons to measure MIP in hadron calorimeters (Run II)/(Run 1) = 0.96±0.05 central calor. Plug region q g g q Gamma-jet balancing to study jet response fb = (pTjet – pTg)/pTg Run Ib (central): fb= -0.1980 ± 0.0017 Run II (central): fb= -0.2379 ± 0.0028 Plug region corrections in progress D fb = (4.0 ±0.4)%

Measurements with jets Jet shapes: Narrower at higher ET Calorimeter and tracking consistent Herwig modeling OK 16 pb-1 used for this study

Measurements with low Et m± y trigger improved pTm > 2.0  1.5 GeV Df > 5°  2.5° Observed y rates are consistent with expected increase due the lowering of the thresholds 13 pb-1 No Silicon 100k y Centralmuons only 15 MeV with Silicon s = 21.6 MeV

Material & Momentum Calibration Use J/y’s to understand E-loss and B-field corrections s(scale)/scale ~ 0.02% ! Check with other known signals D0 Raw tracks Correct for material in GEANT Tune missing material ~20% Add B scale correction confirm with gee U 1S 2S 3S mm

Meson mass measurements B masses: y(2S)J/y p+p- (control) Bu J/y K+ Bd J/y K0* (K0*K+p-) Bs J/y f (fK+K-) BsJ/yf 18.4pb-1 More mass plots CDF 2002 DPDG/s y(2S) 3686.43 ±0.54 　0.9 Bu 5280.6 ±1.7 ±1.1 0.8 Bd 5279.8 ±1.9 ±1.4 0.2 Bs 5360.3 ±3.8 ± 　　-2.1 BJ/yK 18.4pb-1 Bu 2.1 2.9

B hadron lifetimes Inclusive B lifetime with J/y’s Fit pseudo-ct = Lxyy*FMC*My/pTy ct=458±10stat. ±11syst. mm (PDG: 469±4 mm) Exclusive B+J/yK+ lifetime ct=446 ±43stat. ±13syst. mm (PDG: 502±5 mm) J/y from B = 17% # B ~ 154

Trigger selects B’s via semileptonic decays ... 1910119 candidates 34922 candidates Run II trigger & silicon =>　　　~3 yield/luminosity as in Run I (and likely to improve further with optimization)

SVT selects huge charm signals! L2 trigger on 2 tracks: pt > 2 GeV |D| > 100 mm (2 body) |D| > 120 mm (multibody) Large charm samples! Will have O( 107 ) fully reconstructed decays in 2fb-1 data set FOCUS = today’s standard for huge: 139K D0K-p+, 110K D+K-p+p+ A substantial fraction comes from b decays (next slide) 56320 D0 25570 D±

Measure Ds, D+ mass difference Both D  fp (fKK) Dm=99.28±0.43±0.27 MeV PDG: 99.2±0.5 MeV (CLEO2, E691) Systematics dominated by background modeling 11.6 pb-1 ~2400 events ~1400 events Brand new CDF capability

Measure Cabibbo-suppressed decay rates G(DKK)/G(DKp) = (11.17±0.48±0.98)% (PDG: 10.83±0.27) Main systematic (8%): background subtraction (E687, E791, CLEO2) G(Dpp)/G(DKp) = (3.37±0.20±0.16)% (PDG: 3.76±0.17) several ~2% systematics This measurement has pushed the state of the art on modeling SVT sculpting--essential simulation tools for both B physics program and e.g. high-pT b-jet triggers Already comparable! Future? - CP violation - mixing - rare decays Monster Kp reflection here ...

ヒッグス粒子（標準模型）の生成断面積と崩壊分岐比 生成断面積ｘ分岐比

CDF Run I VH searches ( 106 pb-1) Expect: 600 events Observe: 580 events Expect: 305 st 6.00.6 dt Observe: 36 st 6 dt Expect: 3.20.7 st Observe: 5 Expect: 39.24.4 st 3.90.6 dt Observe: 40 st 4 dt

VH Production Cross Section Limit 95% CL Limit is about 30 times higher than SM prediction for Mhiggs = 115GeV/c2.

トップクォーク対生成候補事象 Jet1 Jet3 Muon Jet1 (b-tagged) Jet4 Jet2 Jet3 (b-tagged) Muon + Missing ET + 4Jets event(with 2b-tagged jets)

トップクォーク対生成断面積 σ(t t) = 5.5±1.9(stat) ±0.8(syst) pb 理論予言値 6.5 pb トップクォーク対生成候補事象(b-ジェットを含むW+3,4ジェット事象） 　15事象検出 バックグラウンド期待値 　4.3±0.5 事象 　　Wbb, Wcc, mistag 　2.3±0.3 　　Wc 　 0.4±0.1 　　non-W 　1.0±0.4 WW, ZZ, Z→ττ　0.2±0.05 single top　 0.4±0.1 σ(t t) = 5.5±1.9(stat) ±0.8(syst) pb 　理論予言値　6.5 pb

B Hadron Lifetimes All lifetimes equal in spectator model. Differences from interference & other nonspectator effects Heavy Quark Expansion predicts the lifetimes for different B hadron species Measurements: B0,B+ lifetimes measured to better than 1%! Bs known to about 4% LEP/CDF (Run I) b lifetime lower than HQE prediction Tevatron can contribute to Bs, Bc and b (and other b-baryon) lifetimes. Heavy Flavor Averaging Group http://www.slac.stanford.edu/xorg/hfag/index.html

B+, B0 Lifetimes in J/ Modes 1.63  0.05(stat.)  0.04 (syst.) ps (B+) 1.51  0.06(stat.)  0.02 (syst.) ps Trigger on low pT dimuons (1.5-2GeV/) Fully reconstruct J/, (2s)+ B+ J/K+ B0  J/K*, J/Ks Bs  J/ b J/ Proper decay length:

Bs Lifetime Bs→J/ψ Φ with J/ψ→μ+μ- and Φ→K+K- B+→ J/ΨK+, B0 →J/ΨK*0 check technique, systematics Bs lifetime - PDG 1.461 ± 0.057 ps 1.33 ± 0.14(stat) ± 0.02(sys) ps

First lifetime from fully reconstructed Λb decay! bJ/ （J/+ , p ）モードで寿命を測定 これまでの LEP/CDF の寿命測定はbclモード Lxy + p   primary 65 pb-1 469 signal First lifetime from fully reconstructed Λb decay! 　分岐比　　　　　　　　　　　　　　　　　　　の測定　　　山下智弘（岡山大）博士論文解析中

B Hadron Masses Measure masses using fully reconstructed BJ/X modes High statistics J/+ and (2s)J/+ for calibration. Systematic uncertainty from tracking momentum scale Magnetic field Material (energy loss) B+ and B0 consistent with world average. Bs and b measurements are world’s best. CDF result: M(Bs)=5365.5 　1.6 MeV World average: M(Bs)=5369.60 2.40 MeV CDF result: M(b)=5620.4 2.0 MeV World average: M(b)=5624.4 9.0 MeV

RunIIで 期待される 物理の成果 この増強中止 による影響は現在使用中のシリコン飛跡検出器8層のうち最内層から3層が2008年ごろに放射線損傷により使用不能となることである。 物理の成果がこれによって受ける影響はヒッグス粒子の直接 探索可能な質量が５GeV程度低下する ことである。 LHCが物理成果を出し始めるまでは、CDF実験が世 界最高エネルギーの加速器を用いた唯一のトップ・ファクトリーであり、ヒッグ ス粒子の探索が可能な実験であることは変わりがない。 今後、状況の変化に応じて最内層のシリコン飛跡検出器を交換して増強するこ とは可能なので、その準備は進めておく。この交換を行えば、測定器の性能低下 は改善される。

New Particle decaying to J/π+π Belle observes narror state final state J/π+π exclusive: B+ →J/π+π K+ 35.7 ±6.8 events possibly charmonium mass is unexpected shown August 12, 2003 　 CDF confirms this September 20 final state J/π+π mostly prompt prodction 709±86 events