Decadimenti radiativi rari dei K nellesperimento NA48 del CERN Collaborazione NA48 Cagliari, Cambridge, CERN, Dubna, Edimburgo, Ferrara, Firenze, Mainz,

Decadimenti radiativi rari dei K Decadimenti radiativi rari dei K

nell’esperimento NA48 del CERNnell’esperimento NA48 del CERN

Collaborazione NA48

Cagliari, Cambridge, CERN, Dubna, Edimburgo, Ferrara, Firenze, Mainz, Orsay, Perugia, Pisa,

Saclay, Siegen, Torino, Varsavia, Vienna

Gianluca Lamanna

Università & INFN di Perugia

30/9/2000, Alghero30/9/2000, Alghero Gianluca LamannaGianluca Lamanna

1997 -> 1999

’/ KL+KS

KL→π0γ γ ,

KL→γ γ, ...

199940h

KSHiKs→π0γ γ

Ks→γ γ

2000

KL

KL→γ γ

KL→ π0π0γ γ

η

Run

KSHiKS→γ γ

Ks→π0γ γ

2001

’/ KL+KS

2002

KSHiKS→γ γ

Ks→π0γ γ

KS→ π0π0γ γ

Periodi di RunPeriodi di Run


Il rivelatoreIl rivelatore

mm

ps

EEE

E

yx

t

1

260

%42.0%10%2.3)(

,


La La χχPTh è una teoria di campo efficace dello SM nella PTh è una teoria di campo efficace dello SM nella regione a bassa energia in cui la QCD è non regione a bassa energia in cui la QCD è non perturbativaperturbativa

La simmetria della lagrangiana della QCD è rotta La simmetria della lagrangiana della QCD è rotta spontaneamente SU(3)spontaneamente SU(3)LLX SU(3)X SU(3)RR→ → SU(3)SU(3)VV → 8 bosoni di → 8 bosoni di Goldstone pseudoscalariGoldstone pseudoscalari

I bosoni acquistano massa perchè le masse dei I bosoni acquistano massa perchè le masse dei quarks leggeri rompono esplicitamente la simmetria quarks leggeri rompono esplicitamente la simmetria chiralechirale

I processi possono essere descritti in termini di I processi possono essere descritti in termini di espansione perturbativa delle masse dell’ottetto espansione perturbativa delle masse dell’ottetto pseudoscalarepseudoscalare

I termini ad ordine più alto sono divergenti e sono I termini ad ordine più alto sono divergenti e sono compensati da controtermini il cui accoppiamento compensati da controtermini il cui accoppiamento effettivo deve essere determinato con gli esperimentieffettivo deve essere determinato con gli esperimenti

La La PThPTh


processo O(p2)O(p4) C.T.

O(p4)Loop

O(p4) WZW O(p6)

KS→γγ ?KL→γγ ?KS→π0γγ ?KL→ π0 γγ ?KS→ π0 π0 γγ ?KL→ π0 π0 γγ ?KS,L→ π0 π0 γ

I decadimenti radiativi NLI decadimenti radiativi NL


Nulli all’ordine O(p2)

sono previsti dalla teoria delle perturbazioni chirali attraverso i loop finiti all’ordine O(p4)

BR=2.1·10-6

D’Ambrosio,Espriu, Goity

BR=0.6·10-6

Ecker, Pich, de Rafael, Capiello, D’Ambrosio

KKss→→γγγγ & & KKLL→→ππ00γγγγ


Dati dai Run 1998 e 1999Dati dai Run 1998 e 1999

Canale di normalizzazione KCanale di normalizzazione KLL→2→2ππ00

Fondi principaliFondi principali : :

KKLL→2→2ππ0 0

KKLL→3→3ππ0 0 con fotoni persi o sovrapposticon fotoni persi o sovrapposti

Eventi di Pile-UpEventi di Pile-Up

SegnaleSegnale: : una coppia una coppia γγγγ deve avere deve avere massa invariante a 3 MeV/cmassa invariante a 3 MeV/c22 dalla dalla massa del massa del ππ00, l’altra coppia , l’altra coppia γγγγ deve deve avere massa invariante fuori da avere massa invariante fuori da 110-160 MeV/c110-160 MeV/c22

≈ ≈ 2500 eventi trovati nella regione 2500 eventi trovati nella regione del segnaledel segnale

aV=-0.46±0.03±0.04

KKLL→→ππ00γγγγ: misura: misura

BR(KL→π0 γγ)=(1.36±0.03±0.03±0.03)·10-6


Dati del 2000 (no spettrometro)Dati del 2000 (no spettrometro)

Canale di normalizzazione KCanale di normalizzazione KSS→2→2ππ00

Fondi:Fondi:

KKSS→2→2ππ0 0

AdronicoAdronico

Coppie Coppie γγγγ dall’attività accidentale dall’attività accidentale

KKLL→ → γγγγ

DalitzDalitz

≈ ≈ 7500 eventi7500 eventi Il nuovo risultato differisce del 30% dalla predizione all’ordine O(p4) della Pth

C’è un largo contributo a O(p6)

il risultato è compatibile con i risultati precedenti

KKss→→γγγγ

BR(KS→ γγ )=(2.78±0.06±0.02±0.04)·10-6


Run 2000Run 2000

Stesso setup di KStesso setup di KSS, stessa regione , stessa regione di decadimento, stessa selezione, di decadimento, stessa selezione, ma bersaglio lontanoma bersaglio lontano

è possibile valutare il BKG di è possibile valutare il BKG di questo canale sul Kquesto canale sul KSS→ → γγγγ

KKLL→→γγγγ: misura: misura

30

10)02.001.081.2()3(

)(

L

L

K

K

PDG=(2.77±0.08)·10-3

Δ(KS→ γγ )=(0.9±0.4)%


Dati 1999 Dati 1999 → 2002→ 2002

Previsione teorica Previsione teorica 3.83.8··1010-8-8 con con Z≥0.2Z≥0.2

Contributo solo dal termine di Contributo solo dal termine di WZWWZW

normalizzazione normalizzazione KKSS→2→2ππ00

FondiFondi

KKSS→2→2ππ00

KKSS→2→2ππ0 0 (con 1 accidentale)(con 1 accidentale)

KKSS→→ππ0 0 ππ00DD

KKLL→3→3ππ00

KKLL→→ππ00γγγγ

Limite superiore al livello di 10-7

KKSS→→ππ00γγγγ: stato: stato


Calcolabile all’ordine O(pCalcolabile all’ordine O(p44) ) attraverso il termine di WZWattraverso il termine di WZW

La massa invariante è piccata La massa invariante è piccata sul valore della massa del pionesul valore della massa del pione

Il BR è dato in funzione del Il BR è dato in funzione del taglio che si deve fare intorno al taglio che si deve fare intorno al polo del pionepolo del pione

KKLL→→ππ0 0 ππ0 0 γγγγ: motivazioni: motivazioni

δδmm BRBR

11 1.11.1·10·10-6-6

55 2.02.0·10·10-7-7

1010 8.48.4·10·10-8-8

2020 3.03.0·10·10-8-8

3030 1.41.4·10·10-8-8

4040 6.46.4·10·10-9-9


Dati 2000 (no spettrometro)Dati 2000 (no spettrometro)

Normalizzazione KNormalizzazione KLL→→ 33ππ00

FondiFondi

KKLL→→ 33ππ00

KKLL→→ 33ππ0 0 con accidentalicon accidentali

KKLL→→ 33ππ0 0 con 1 con 1 γγ mal misurato mal misurato

Segnale:Segnale:

2 2 ππ0 0 nella risoluzione, coppia nella risoluzione, coppia γγγγ a a ±12.5 MeV/c±12.5 MeV/c22 dalla dalla massa del massa del ππ0 0

Limite superiore al livello di 10-7

KKLL→→ππ0 0 ππ0 0 γγγγ: stato: stato


Dati 2002Dati 2002

Molto raro BRMolto raro BR≈10≈10-9-9

Problematiche simili al Problematiche simili al KKLL→→ ππ0 0 ππ0 0

γγγγ per le code di risoluzioneper le code di risoluzione

Il fondo Il fondo KKLL→→ 33ππ0 0 può essere può essere controllato con il taglio sul verticecontrollato con il taglio sul vertice

Il fondo Il fondo KKSS→→ 33ππ0 0 è soppresso da è soppresso da CPCP

Prospettive di osservazione Prospettive di osservazione positivapositiva

δδmm BRBR

11 5.95.9·10·10-9-9

55 5.65.6·10·10-9-9

1010 5.35.3·10·10-9-9

2020 4.74.7·10·10-9-9

3030 4.04.0·10·10-9-9

4040 3.43.4·10·10-9-9

KKSS→→ππ0 0 ππ0 0 γγγγ: prospettive: prospettive

WORK IN WORK IN PROGRESS!PROGRESS!


NA48 ha dato e continua a dare buoni contributi per la NA48 ha dato e continua a dare buoni contributi per la comprensione della dinamica delle interazioni forti a bassa comprensione della dinamica delle interazioni forti a bassa energia così come descritta da energia così come descritta da PThPTh

In particolare nel settore dei decadimenti radiativi non—In particolare nel settore dei decadimenti radiativi non—Leptonici del K sono stati recentemente ottenuti importanti Leptonici del K sono stati recentemente ottenuti importanti risultatirisultati

KKLL→→ππ00γγγγ favorisce un valore di a favorisce un valore di avv che implica un che implica un trascurabile contributo CP_conserving al decadimento che trascurabile contributo CP_conserving al decadimento che viola direttamente CP viola direttamente CP KKLL→→ππ00ee++ee--

ΓΓ(K(KLL→→γγγγ)/ )/ ΓΓ(K(KLL→→3 3 ππ00 ) ) è stato misurato con una precisione 4 è stato misurato con una precisione 4 volte migliore rispetto al valore PDGvolte migliore rispetto al valore PDG

Il nuovo valore del BR(Il nuovo valore del BR(KKSS→→γγγγ) indica un eccesso del 30% ) indica un eccesso del 30% rispetto all’ordine O(prispetto all’ordine O(p44))

Lo studio di Lo studio di KKSS→→ππ00γγγγ, , KKS,LS,L→ → ππ00 ππ00γγγγ (ancora non osservati) (ancora non osservati) daranno ulteriori contributi in questo settore della fisicadaranno ulteriori contributi in questo settore della fisica

ConclusioniConclusioni

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