7/28/2019 Experimental Test of the K Relative Parity Use of Polarized Photon Beams at High Energies

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Hadron and N uclear Physics with ElectromagneticProbesK. Maruyamaand H. O kuno (Editors)e 2000 Elsevier Science B.V . All rights reserved. 263

E xp e r im e n ta l t e s t o f t he K - A r e la t ive pa r i t y

- Us e o f po l a r iz e d pho ton be a m s a t h igh e ne r g i e s -

Y o s h io Y a m a g u c h i a

a c / o K E K - T a n a s h i , T a n a s h i , T o k y o 1 8 8 -8 5 0 1, J a p a n

P h o t o K p r o d u c t i o n f r o m h e l iu m

,7 + 4 H e - -+ ~ H e + K ~ (or __.+4 + K +)

c a n b e u s e d t o t e s t e x p e r i m e n t a l l y t h e K - A r e l a t i v e p a ri t y .

1 . I N T R O D U C T I O N

P o l a r i z e d p h o t o n b e a m s a r e q u i t e u s e f u l i n n u c l e a r a n d h a d r o n p h y s i c s . I n t h e p a s t

e l e c t ro n B r e m s s t r a h l u n g w i t h t h e f i n a l e l e c t r o n t a g g i n g w a s u s e d t o o b t a i n p o l a r i z e d

p h o t o n s , h o w e v e r , w h o s e i n t e n s i t y i s n o t g o o d e n o u g h . N o w a v a i l a b i l i t y o f h i g h e n e r g y

e l e c t r on b e a m s o f g o o d q u a l i t y a n d p o w e r f u l l a s e r s m a d e i t p o s s i b l e t o p r o d u c e i n t e n s e

p o l a r i z e d p h o t o n s u s i n g t h e i n v e r s e C o m p t o n s c a t t e r i n g [ I ] . S u c h f a c i l i t i e s a r e c o n s t r u c t e d

( o r u n d e r c o n s t r u c t i o n ) a t s e v e r a l l a b s i n t h e w o r l d , i n c l u d i n g S P r i n g 8 , a n d e x p e c t e d s o o n

t o u n c o v e r m a n y i n t e r e s t i n g p h y s i c s o u t c o m e s i n n u c l e a r a n d h a d r o n p h y s i c s .

D e t a i l e d i n f o r m a t i o n o f p h o t o - k a o n p r o d u c t i o n i s o n e of m a n y o t h e r s , a n d e x p e c t e d t o

c o n t r i b u t e c o m p l e t e p h a s e s h i f t a n a l y s e s o f K - N s y s t e m s a t l o w e n e rg i e s .

2 . E X P E R I M E N T A L T E S T O F K - A R E L A T I V E P A R I T Y

I n v i e w o f t h e g r e a t s u c c e s s o f t h e S t a n d a r d M o d e l , n o b o d y w o n d e r s t h a t K - m e s o n

i s p s e u d o s c a l a r . N e v e r t h e l e s s i t w o u l d b e n i c e t o h a v e a d i r e c t e x p e r i m e n t a l t e s t o f t h e

K - A , r e l a t i v e p a ri t y . N o t i c e t h a t t h e o d d p a r i t y o f 7 r w a s d i r e c t l y p r o v e d l o n g a g o b y

o b s e r v i n g c o r r e l a t i o n o f t w o p l a n s s p a n n e d b y ( e + e - ) i n 7 r - ~ ( e + e - ) + ( e + e - ) .

T o t h i s e n d l e t u s c o n s i d e r p h o t o - k a o n p r o d u c t i o n f r o m t h e n u c l e o n

7 + P ~ A + K + , ( 1)

w h o s e m a t r i x e l e m e n t i n t h e C M s y s t e m i s g i v en b y ( N R a p p r o x i m a t i o n )

f [ k x e] p + g ( e . p ) k

f ( e . p ) k + g [ k x e ] p

f o r 0 - k a o n

f o r 0 + kao n ( 2 )

w h e r e k , a n d p a r e m o m e n t a o f p h o t o n a n d k a o n a n d e i s t h e p o l a r i z a t i o n v e c t o r o f

p h o t o n , f a n d g d e p e n d o n k - I k l a n d ( k . p ) . T h e d i f f e r e n t i a l c r os s s e c t i o n o f ( I ) f o r

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l i n e a rl y p o l a r i z e d p h o t o n o n u n p o l a r i z e d p r o t o n t a r g e t i s

d c rdt~ cv ]f]2 ]e. [p • k][ 2 + k2[g[ 2 for O- ka on (3a)

c~ ] f l ~ k U l e . p[2 + k 2 l g l 2 fo r 0 + kaon (3b)

C l e a r d i f f e r e n c e b e t w e e n (3a) a n d (3b) i s u s e f u l t o e s t a b l i s h e x p e r i m e n t a l l y K - A r e l a t i v e

p a r i t y , e v e n t h o u g h s i z a b l e r e l a t i v i s t i c c o r r e c t i o n s a r e t o b e a d d e d t o t h e m a t r i x e l e m e n t

(2). The s i t u a t i o n b e c o m e s c l e a r e r w h e n t h e h e l i u m t a r g e t i s u s e d [ 2 ] ( w h e r e t h e r e l a -

t i v i s ti c c o r r e c t i o n s a r e sm a l l e r a s c o m p a r e d t o t h e n u c l e o n t a r g e t ) . I f o n e c a n d i s t i n g u i s h

b e t w e e n t w o p r o c e s s e s

7 + 4He ---+~H e ( g r o u n d s t a t e 0 + ) + K ~ ( 4 )

a n d

~/+4He --+~xHe* ( exc i t ed s t a t e 1+ , 1 M eV ) + K ~ ( 5 )

(4 ) o f fe r s be t t e r case t o t e s t t he K-A re l a t i ve pa r i t y . The d i f f e ren t i a l c ross sec t i on of (4 )

f o r t h e l i n e a r l y p o l a r i z e d ( m o n o e n e r g e t i c ) i n c i d e n t p h o t o n i s g i v e n b y

d ac~ Ie - [k • p ]12(F) 2 fo r 0 - , (6a )

d ~

c~ le" p l2 (P ) 2 for 0 +, (6b)

where [3 ]

( F ) 2 ~ 0 . 6 4 e - ( k - o . 9 6 p ) 2 / ( 191 MeV/c)2

k a n d p a r e m o m e n t a o f -), a n d K i n C M s y s t e m o f (4 ) . T h e r e g io n , s l i g h t ly a b o v e t h e

t h r e s h o l d , s a y k ~ 1 G e V , m a y b e p re f e r a b l e t o t e s t ( 6 a ) a n d ( 6 b ).

R E F E R E N C E S

1 . R .H. M i lbu rn , Phys . Rev . Le t t e r s 10 (1963) 75 .

2 . Y . Y a m a g u c h i , S o r y u s h i r o n - K e n k y u ( i n J a p a n e s e ) 2 5 (1 9 6 2 ) 4 4 7 .

3 . T h e w a v e fu n c t i o n s f or 4 H e a n d 4 H e h a v e b e e n k i n d l y s u p p l ie d b y P r o f . Y . A k a i sh i .