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
30/9/2000, Alghero30/9/2000, Alghero Gianluca LamannaGianluca Lamanna
Il rivelatoreIl rivelatore
mm
ps
EEE
E
yx
t
1
260
%42.0%10%2.3)(
,
30/9/2000, Alghero30/9/2000, Alghero Gianluca LamannaGianluca Lamanna
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
30/9/2000, Alghero30/9/2000, Alghero Gianluca LamannaGianluca Lamanna
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
30/9/2000, Alghero30/9/2000, Alghero Gianluca LamannaGianluca Lamanna
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
30/9/2000, Alghero30/9/2000, Alghero Gianluca LamannaGianluca Lamanna
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
30/9/2000, Alghero30/9/2000, Alghero Gianluca LamannaGianluca Lamanna
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
30/9/2000, Alghero30/9/2000, Alghero Gianluca LamannaGianluca Lamanna
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)%
30/9/2000, Alghero30/9/2000, Alghero Gianluca LamannaGianluca Lamanna
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
30/9/2000, Alghero30/9/2000, Alghero Gianluca LamannaGianluca Lamanna
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
30/9/2000, Alghero30/9/2000, Alghero Gianluca LamannaGianluca Lamanna
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
30/9/2000, Alghero30/9/2000, Alghero Gianluca LamannaGianluca Lamanna
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!
30/9/2000, Alghero30/9/2000, Alghero Gianluca LamannaGianluca Lamanna
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