Decadimenti radiativi rari dei K nell’esperimento NA48 del CERN

1. Decadimenti radiativi rari dei K nell’esperimento NA48 del CERN Gianluca Lamanna Università & INFN di Perugia Collaborazione NA48 Cagliari, Cambridge, CERN, Dubna, Edimburgo, Ferrara, Firenze, Mainz, Orsay, Perugia, Pisa, Saclay, Siegen, Torino, Varsavia, Vienna

2. Periodi di Run

3. Il rivelatore

4. La cPTh • La χPTh è una teoria di campo efficace dello SM nella regione a bassa energia in cui la QCD è non perturbativa • La simmetria della lagrangiana della QCD è rotta spontaneamente SU(3)LX SU(3)R→ SU(3)V→ 8 bosoni di Goldstone pseudoscalari • I bosoni acquistano massa perchè le masse dei quarks leggeri rompono esplicitamente la simmetria chirale • I processi possono essere descritti in termini di espansione perturbativa delle masse dell’ottetto pseudoscalare • I termini ad ordine più alto sono divergenti e sono compensati da controtermini il cui accoppiamento effettivo deve essere determinato con gli esperimenti

5. I decadimenti radiativi NL

6. Ks→γγ & KL→π0γγ • Nulli all’ordine O(p2) • sono previsti dalla teoria delle perturbazioni chirali attraverso i loop finiti all’ordine O(p4) BR=0.6·10-6 Ecker, Pich, de Rafael, Capiello, D’Ambrosio BR=2.1·10-6 D’Ambrosio,Espriu, Goity

7. KL→π0γγ: misura • Dati dai Run 1998 e 1999 • Canale di normalizzazione KL→2π0 • Fondi principali : • KL→2π0 • KL→3π0 con fotoni persi o sovrapposti • Eventi di Pile-Up • Segnale: una coppia γγ deve avere massa invariante a 3 MeV/c2 dalla massa del π0, l’altra coppia γγ deve avere massa invariante fuori da 110-160 MeV/c2 • ≈ 2500 eventi trovati nella regione del segnale BR(KL→π0 γγ)=(1.36±0.03±0.03±0.03)·10-6 aV=-0.46±0.03±0.04

8. Ks→γγ • Dati del 2000 (no spettrometro) • Canale di normalizzazione KS→2π0 • Fondi: KS→2π0 Adronico Coppie γγ dall’attività accidentale KL→ γγ Dalitz • ≈ 7500 eventi • Il nuovo risultato differisce del 30% dalla predizione all’ordine O(p4) della cPth • C’è un largo contributo a O(p6) • il risultato è compatibile con i risultati precedenti BR(KS→ γγ )=(2.78±0.06±0.02±0.04)·10-6

9. KL→γγ: misura • Run 2000 • Stesso setup di KS, stessa regione di decadimento, stessa selezione, ma bersaglio lontano • è possibile valutare il BKG di questo canale sul KS→ γγ PDG=(2.77±0.08)·10-3 Δ(KS→ γγ )=(0.9±0.4)%

10. KS→π0γγ: stato • Dati 1999 → 2002 • Previsione teorica 3.8·10-8 con Z≥0.2 • Contributo solo dal termine di WZW • normalizzazione KS→2π0 • Fondi KS→2π0 KS→2π0 (con 1 accidentale) KS→π0 π0D KL→3π0 KL→π0γγ Limite superiore al livello di 10-7

11. KL→π0 π0 γγ: motivazioni • Calcolabile all’ordine O(p4) attraverso il termine di WZW • La massa invariante è piccata sul valore della massa del pione • Il BR è dato in funzione del taglio che si deve fare intorno al polo del pione

12. KL→π0 π0 γγ: stato • Dati 2000 (no spettrometro) • Normalizzazione KL→3π0 • Fondi KL→3π0 KL→3π0 con accidentali KL→3π0 con 1 γ mal misurato • Segnale: 2 π0 nella risoluzione, coppia γγ a ±12.5 MeV/c2 dalla massa del π0 Limite superiore al livello di 10-7

13. KS→π0 π0 γγ: prospettive • Dati 2002 • Molto raro BR≈10-9 • Problematiche simili al KL→π0 π0 γγper le code di risoluzione • Il fondo KL→3π0 può essere controllato con il taglio sul vertice • Il fondo KS→3π0 è soppresso da CP • Prospettive di osservazione positiva WORK IN PROGRESS!

14. Conclusioni • NA48 ha dato e continua a dare buoni contributi per la comprensione della dinamica delle interazioni forti a bassa energia così come descritta da cPTh • In particolare nel settore dei decadimenti radiativi non—Leptonici del K sono stati recentemente ottenuti importanti risultati • KL→π0γγ favorisce un valore di av che implica un trascurabile contributo CP_conserving al decadimento che viola direttamente CP KL→π0e+e- • Γ(KL→γγ)/ Γ(KL→3 π0 ) è stato misurato con una precisione 4 volte migliore rispetto al valore PDG • Il nuovo valore del BR(KS→γγ) indica un eccesso del 30% rispetto all’ordine O(p4) • Lo studio di KS→π0γγ, KS,L→ π0π0γγ (ancora non osservati) daranno ulteriori contributi in questo settore della fisica