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

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1 Decadimenti radiativi rari dei K nellesperimento 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

2 Gianluca Lamanna 30/9/2000, Alghero 1997 -> 1999 / K L +K S K L π 0 γ γ, K L γ γ,... 1999 40h K S Hi K s π 0 γ γ K s γ γ 2000 K L K L γ γ K L π 0 π 0 γ γ η Run K S Hi K S γ γ K s π 0 γ γ 2001 / K L +K S 2002 K S Hi K S γ γ K s π 0 γ γ K S π 0 π 0 γ γ Periodi di Run

3 Gianluca Lamanna 30/9/2000, Alghero Il rivelatore

4 Gianluca Lamanna 30/9/2000, Alghero La χPTh è una teoria di campo efficace dello SM nella regione a bassa energia in cui la QCD è non perturbativa 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) L X SU(3) R SU(3) V 8 bosoni di Goldstone pseudoscalari La simmetria della lagrangiana della QCD è rotta spontaneamente SU(3) L X 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 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 dellottetto pseudoscalare I processi possono essere descritti in termini di espansione perturbativa delle masse dellottetto pseudoscalare I termini ad ordine più alto sono divergenti e sono compensati da controtermini il cui accoppiamento effettivo deve essere determinato con gli esperimenti I termini ad ordine più alto sono divergenti e sono compensati da controtermini il cui accoppiamento effettivo deve essere determinato con gli esperimenti La PTh

5 Gianluca Lamanna 30/9/2000, Alghero processo O(p2) O(p4) C.T. O(p4) Loop O(p4) WZWO(p6) K Sγγ ? K Lγγ ? K Sπ 0 γγ ? K L π 0 γγ ? K S π 0 π 0 γγ ? K L π 0 π 0 γγ ? K S,L π 0 π 0 γ I decadimenti radiativi NL

6 Gianluca Lamanna 30/9/2000, Alghero Nulli allordine O(p 2 ) sono previsti dalla teoria delle perturbazioni chirali attraverso i loop finiti allordine O(p 4 ) BR=2.1·10 -6 DAmbrosio,Espriu, Goity BR=0.6·10 -6 Ecker, Pich, de Rafael, Capiello, DAmbrosio K s γγ & K L π 0 γγ

7 Gianluca Lamanna 30/9/2000, Alghero Dati dai Run 1998 e 1999 Dati dai Run 1998 e 1999 Canale di normalizzazione K L 2π 0 Canale di normalizzazione K L 2π 0 Fondi principali : Fondi principali : K L 2π 0 K L 3π 0 con fotoni persi o sovrapposti Eventi di Pile-Up Segnale: una coppia γγ deve avere massa invariante a 3 MeV/c 2 dalla massa del π 0, laltra coppia γγ deve avere massa invariante fuori da 110-160 MeV/c 2 Segnale: una coppia γγ deve avere massa invariante a 3 MeV/c 2 dalla massa del π 0, laltra coppia γγ deve avere massa invariante fuori da 110-160 MeV/c 2 2500 eventi trovati nella regione del segnale 2500 eventi trovati nella regione del segnale a V =-0.46±0.03±0.04 K L π 0 γγ: misura BR(K Lπ 0 γγ)=(1.36±0.03±0.03±0.03)·10 -6

8 Gianluca Lamanna 30/9/2000, Alghero Dati del 2000 (no spettrometro) Dati del 2000 (no spettrometro) Canale di normalizzazione K S 2π 0 Canale di normalizzazione K S 2π 0 Fondi: Fondi: K S 2π 0 Adronico Coppie γγ dallattività accidentale K L γγ Dalitz 7500 eventi 7500 eventi Il nuovo risultato differisce del 30% dalla predizione allordine O(p 4 ) della Pth Cè un largo contributo a O(p 6 ) il risultato è compatibile con i risultati precedenti K s γγ BR(K S γγ )=(2.78±0.06±0.02±0.04)·10 -6

9 Gianluca Lamanna 30/9/2000, Alghero Run 2000 Run 2000 Stesso setup di K S, stessa regione di decadimento, stessa selezione, ma bersaglio lontano Stesso setup di K S, stessa regione di decadimento, stessa selezione, ma bersaglio lontano è possibile valutare il BKG di questo canale sul K S γγ è possibile valutare il BKG di questo canale sul K S γγ K L γγ: misura PDG=(2.77±0.08)·10 -3 Δ(K S γγ )=(0.9±0.4)%

10 Gianluca Lamanna 30/9/2000, Alghero Dati 1999 2002 Dati 1999 2002 Previsione teorica 3.8·10 -8 con Z0.2 Previsione teorica 3.8·10 -8 con Z0.2 Contributo solo dal termine di WZW Contributo solo dal termine di WZW normalizzazione K S 2π 0 normalizzazione K S 2π 0 Fondi Fondi K S 2π 0 K S 2π 0 (con 1 accidentale) K S π 0 π 0 D K L 3π 0 K L π 0 γγ Limite superiore al livello di 10 -7 K S π 0 γγ: stato

11 Gianluca Lamanna 30/9/2000, Alghero Calcolabile allordine O(p 4 ) attraverso il termine di WZW Calcolabile allordine O(p 4 ) attraverso il termine di WZW La massa invariante è piccata sul valore della massa del pione 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 Il BR è dato in funzione del taglio che si deve fare intorno al polo del pione K L π 0 π 0 γγ: motivazioni δmδmδmδmBR1 1.1·10 -6 5 2.0·10 -7 10 8.4·10 -8 20 3.0·10 -8 30 1.4·10 -8 40 6.4·10 -9

12 Gianluca Lamanna 30/9/2000, Alghero Dati 2000 (no spettrometro) Dati 2000 (no spettrometro) Normalizzazione K L 3π 0 Normalizzazione K L 3π 0 Fondi Fondi K L 3π 0 K L 3π 0 con accidentali K L 3π 0 con 1 γ mal misurato Segnale: Segnale: 2 π 0 nella risoluzione, coppia γγ a ±12.5 MeV/c 2 dalla massa del π 0 Limite superiore al livello di 10 -7 K L π 0 π 0 γγ: stato

13 Gianluca Lamanna 30/9/2000, Alghero Dati 2002 Dati 2002 Molto raro BR10 -9 Molto raro BR10 -9 Problematiche simili al K L π 0 π 0 γγ per le code di risoluzione Problematiche simili al K L π 0 π 0 γγ per le code di risoluzione Il fondo K L 3π 0 può essere controllato con il taglio sul vertice Il fondo K L 3π 0 può essere controllato con il taglio sul vertice Il fondo K S 3π 0 è soppresso da CP Il fondo K S 3π 0 è soppresso da CP Prospettive di osservazione positiva Prospettive di osservazione positiva δmδmδmδmBR 1 5.9·10 -9 5 5.6·10 -9 10 5.3·10 -9 20 4.7·10 -9 30 4.0·10 -9 40 3.4·10 -9 K S π 0 π 0 γγ: prospettive WORK IN PROGRESS!

14 Gianluca Lamanna 30/9/2000, Alghero NA48 ha dato e continua a dare buoni contributi per la comprensione della dinamica delle interazioni forti a bassa energia così come descritta da PTh NA48 ha dato e continua a dare buoni contributi per la comprensione della dinamica delle interazioni forti a bassa energia così come descritta da PTh In particolare nel settore dei decadimenti radiativi non Leptonici del K sono stati recentemente ottenuti importanti risultati In particolare nel settore dei decadimenti radiativi non Leptonici del K sono stati recentemente ottenuti importanti risultati K L π 0 γγ favorisce un valore di a v che implica un trascurabile contributo CP_conserving al decadimento che viola direttamente CP K L π 0 e + e - K L π 0 γγ favorisce un valore di a v che implica un trascurabile contributo CP_conserving al decadimento che viola direttamente CP K L π 0 e + e - Γ(K L γγ)/ Γ(K L 3 π 0 ) è stato misurato con una precisione 4 volte migliore rispetto al valore PDG Γ(K L γγ)/ Γ(K L 3 π 0 ) è stato misurato con una precisione 4 volte migliore rispetto al valore PDG Il nuovo valore del BR(K S γγ) indica un eccesso del 30% rispetto allordine O(p 4 ) Il nuovo valore del BR(K S γγ) indica un eccesso del 30% rispetto allordine O(p 4 ) Lo studio di K S π 0 γγ, K S,L π 0 π 0 γγ (ancora non osservati) daranno ulteriori contributi in questo settore della fisica Lo studio di K S π 0 γγ, K S,L π 0 π 0 γγ (ancora non osservati) daranno ulteriori contributi in questo settore della fisica Conclusioni