中性K中間子を用いた直接的CP非保存の研究

使用中性 kaons 进行直接 CP 非守恒研究

基本信息

批准号：
10140215
负责人：
山中卓
金额：
$ 1.6万
依托单位：
Osaka University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas (A)
财政年份：
1998
资助国家：
日本
起止时间：
1998 至无数据
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-10140215/
关键词：
CP非保存 K中間子弱い相互作用稀崩壊ガンマ線検出器

项目摘要

本研究の目的のため、1996年から1997年にかけて米国フェルミ研究所において行ったKTeV実験の解析を行った。まず、崩壊の過程においてC.P(粒子・反粒子変換と、空間反転)の対称性が破れている(直接的なCPの破れ)ことを発見した。実験は、中性K中間子のK_L,K_Sがπ0π0、π+π-に壊れる4種類の崩壊の分岐牝の比を精密に測定した。20%のデータをを解析した結果、直接的なCPの破れの寄与を間接的なCPの破れの寄与で割った値はRe(ε'/ε)=(28.0±3.O(stat)±2.6(syst)±1.0(MCstat))x10^<-4>(preliminary)と、6σ以上で有意に0から離れていた。これにより、CPの破れの説明をしていた超弱理論を否定した。また、時間対称性の破れを発見した。これは、K_L→π+π-e+e-の崩壊において、Kの重心系でπ+π-のなす面とe+e-の面の間の角度分布に非対称性があることからわかった。この現象は、CPの破れから予言されてはいたが、CPTの対称性を仮定せずに初めて観測された、時間対称の破れである。更に、CPの破れを決める標準理論のパラメータを正確に求められることで有望な、K_L→π^0vv^^-崩壊を探索した。これは、π^0→-e+e-γの崩壊を用いることによリバックグラウンドを押さえ、分岐比に対し<5.9x10^<-7>(90%CL,preliminary)の、世界で最小の上限値を得た。また、CPの非保存を見ることのできる、K_L→π^0μμを探索し、その分岐比の上限値をこれまでのl/12まで下げた。その他、将来のK_L→π^0vv^^-の実験のために必要なガンマ線検出器の検出効率を測定する実験をKEK,京大、佐賀大などと共同で行った。これにより、CsIの結晶や、鉛とシンチレータのサンドインチのガンマ線検出器の、光核反応による不感率を50MeVからlGeVの範囲のガンマ線に対して測定した。

为了本研究的目的，我们分析了 1996 年至 1997 年在美国费米实验室进行的 KTeV 实验。首先，我们发现在衰变过程中，C.P（粒子反粒子转换和空间反转）的对称性被破坏（直接CP破坏）。实验中，我们精确测量了中性介子K_L、K_S分解成π0π0、π+π-四种衰变的比例。分析20%的数据的结果是，直接CP破坏的贡献除以间接CP破坏的贡献得到的值为Re(ε'/ε)=(28.0±3.O(stat)± 2.6(syst)±1.0(MCstat))x10^<-4>(初步)，在6σ或更高时明显偏离0。这驳斥了解释 CP 破坏的超弱理论。他们还发现了时间对称性的破坏。这是从K_L→π+π-e+e-的塌缩过程中发现的，π+π-形成的平面与e+e-形成的平面之间的角度分布存在不对称性。 K 的质心系..尽管这种现象是根据 CP 破坏预测的，但这是在不假设 CPT 对称性的情况下首次观察到的时间对称性破坏。此外，我们搜索了 K_L→π^0vv^^- 塌陷，这是有希望的，因为我们可以准确地确定确定 CP 违规的标准模型的参数。这通过使用 π^0→-e+e-γ 的衰减来抑制重新背景，并具有世界最低的分支比 <5.9x10^<-7> （90% CL，初步）。我们还搜索了K_L→π^0μμ，这表明CP不守恒，并将支化比的上限降低到l/12。此外，我们还与KEK、京都大学、佐贺大学等进行了联合实验，以测量未来K_L→π^0vv^^-实验所需的伽马射线探测器的探测效率。结果，我们测量了 CsI 晶体和铅闪烁体夹层伽马射线探测器由于对 50 MeV 至 lGeV 范围内的伽马射线发生光核反应而产生的不敏感性。