Maria Carmela Petrucci 14 Aprile 2003 La teoria Chirale e i decadimenti radiativi dei mesoni K Maria...

14 Aprile 200314 Aprile 2003 Maria Carmela PetrucciMaria Carmela Petrucci

La teoria Chirale e i decadimenti radiativi dei mesoni K

Maria Carmela PetrucciUniversità & INFN di Perugia

Introduzione Test della teoria Chirale Misura dei decadimenti - KS → γγ

- KL→ π0 π0 γγ - KS→ π0 π0 γγ


Presa dati

KS High Intensity

KS→γ γ

Ks→π0γ γ

η

Run

KL

KL→ γ γ

KL→ π0π0γ γ

2000

NA48/1- fase1

Hyperon Production KS High Intensity

KS→ π0π0γ γ

2002

NA48/1

No Spectrometer


La teoria Chirale (PTh) La PTh è una teoria di campo efficace del SM a basse energie (E<1 GeV) dove la QCD non è perturbativa

La Simmetria Chirale è spontaneamente rotta nella parte assiale SU(3)LX SU(3)R →SU(3)V

→ 8 Bosoni pseudoscalari di Goldstone (,K) a massa nulla

Rottura esplicita della simmetria globale della QCD a causa della matrice di massa dei quark Masse dei Bosoni 0

I processi fisici e quindi la Lagrangiana descritti in termini di espansione perturbativa degli impulsi dei bosoni O(p2)

La teoria non è rinormalizzabile; contributi NLO divergenti ma riassorbiti dalle costanti di accoppiamento efficaci determinate sperimentalmente

Adatta a descrivere i decadimenti dei mesoni K (mK 0.5 GeV)


Test per la PTh a NLO

Perché proprio:

KS → γγ (Ermanno Imbergamo)KL→ π0π0γγ (Gianluca Lamanna)KS→ π0π0γγ (Maria Carmela Petrucci)

- Sono nulli all’ordine O(p2 )

- Il contributo O(p4) è perfettamente calcolabile

- All’ordine O(p4) non ci sono contributi dai contro-termini


KS→γ γ

BR=2.1·10-6

D’Ambrosio e EspriuPhys. Lett. B175 (1986) 237

Goity Z.Phys. C34 (1987) 341

Nullo all’ordine O(p2)

Il termine O(p4) è finito

dominato dai grafici ad un loop

calcolato con un errore minore del 5%


KS→γγ

Dati del 2000 (no spettrometro)

Canale di normalizzazione KS→2π0

Fondi:

Adronico

KS→2π0 (2 γ persi)

Attività accidentale - Coppie γγ

KL→ γγ

Dalitz (0 e+e-)

Totale (-1.8±1.4) %


KS→γ γ

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

Risultato:

• Il valore differisce del 30% dalla predizione O(p4) della PTh

• Indicazioni di un contributo importante all’ordine O(p6)

• Compatibile con i precedenti risultati

Statistica: 7.5k eventi

Phys. Lett. B551 (2003) 7


KL→γ γ

Calcolabile all’ordine O(p4) attraverso il termine di WZW ()

R.Funck e J. Kambor Nucl.Phys. B396(1993)53

Il BR è funzione del taglio applicato intorno al polo del pione

Difficoltà sperimentale:Ampiezza ha un polo alla massa m= m

δm=M-M MeV

1 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

BR


KL→γ γ Dati 2000 (no spettrometro)

Normalizzazione KL→ 3π0

Fondi

KL→ 3π0

KL→ 3π0 con accidentali

KL→ 3π0 con 1 γ mal misurato

studio delle code non gaussiane della del LKr

fit a 2 parametri liberi (zv-E)

parametrizzazione delle code del LKr

Segnale:

2 π0 nella risoluzione,

coppia γγ a ±12.5 MeV/c2 dalla massa del π0

Limite superiore al livello 10-7


KS→γ γ

Dominato da grafici ad un loop all’ordine O(p4)

BR 10 volte più basso ma fondo del KL3depresso grazie al cdel KL

δm=M-M BR

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


KS→γγ

Trigger introdotto dal 17/8/2002:

• condizioni su tempo proprio decadimento• richiesta su # picchi su LKr• veto su energia adronica• taglio nel piano trasversvo vertice di decadimento

In 30 gg di presa dati ci si aspetta 1.5 eventi !


KS→γ γ

Dati 2002

Canale di normalizzazione KS→2π0

Fondi:

Adronico (controllabile ma presente)

KS→2π0 (+2 γ accidentali)

KL→ 3π0 (csoppresso)

Dalitz


Conclusioni

• NA48 contribuisce alla comprensione della dinamica delle interazioni forti a bassa energia e fornisce importanti verifiche alla PTh

• Il nuovo valore del BR(KS→γ γ) ha una accuratezza migliore del 3% e indica che c’è un eccesso del 30% rispetto alle previsioni O(p4) della teoria chirale

• Lo studio di KS,L→ π0 π0γγ (ancora non osservati) darà ulteriori contributi in questo settore della fisica

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