La teoria Chirale e i decadimenti radiativi dei mesoni K

1. La teoria Chirale e i decadimenti radiativi dei mesoni K Maria Carmela Petrucci Università & INFN di Perugia • Introduzione • Test della teoria Chirale • Misura dei decadimenti • - KS → γγ • -KL→ π0π0γγ • -KS→ π0π0γγ

2. NA48/1- fase1 2002 NA48/1 Hyperon Production 2000 KSHigh Intensity KS→π0π0γ γ KL KL→γ γ KL→π0π0γ γ η Run KS High Intensity KS→γ γ Ks→π0γ γ Presa dati No Spectrometer

3. La teoria Chirale (cPTh) • La cPTh 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 → 8Bosoni pseudoscalari di Goldstone (p,h,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 bosoniO(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)

4. Test per la cPTh 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

5. KS→γ γ BR=2.1·10-6 D’Ambrosio e Espriu Phys. 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%

6. KS→γγ • Dati del 2000 (no spettrometro) • Canale di normalizzazione KS→2π0 • Fondi: • Adronico • KS→2π0 (2γ persi) • Attività accidentale - Coppie γγKL→ γγ • Dalitz (p0  e+e-g) Totale  (-1.8±1.4) %

7. KS→γ γ Risultato: BR(KS→ γγ )=(2.78±0.06±0.02±0.04)·10-6 Phys. Lett. B551 (2003) 7 • Il valore differisce del 30% dalla • predizione O(p4) della cPTh • Indicazioni di un contributo importante • all’ordine O(p6) • Compatibile con i precedenti risultati Statistica:  7.5k eventi

8. δm=Mgg-Mp  • 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→p0p0γ γ Calcolabile all’ordine O(p4) attraverso il termine di WZW () Il BR è funzione del taglio applicato intorno al polo del pione Difficoltà sperimentale: Ampiezza ha un polo alla massa mgg= mp R.Funck e J. Kambor Nucl.Phys. B396(1993)53

9. KL→p0p0γ 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 s del LKr fit a 2 parametri liberi (zv-Eg) 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

10. δm=Mgg-Mp 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→p0p0γ γ Dominato da grafici ad un loop all’ordine O(p4) BR 10 volte più basso ma fondo del KL3p0 depresso grazie al ct del KL

11. KS→p0p0γγ • 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 !

12. KS→p0p0γ γ • Dati 2002 • Canale di normalizzazione KS→2π0 • Fondi: • Adronico (controllabile ma presente) • KS→2π0 (+2γ accidentali) • KL→ 3π0 (ct soppresso) • Dalitz

13. Conclusioni • NA48 contribuisce alla comprensione della dinamica • delle interazioni forti a bassa energia e fornisce • importanti verifiche alla cPTh • 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→ π0π0γγ (ancora non osservati) • darà ulteriori contributi in questo settore della fisica