Поиск прямого СР-нарушения в распадах К†→π†π0π0 в эксперименте ΝΑ48/2 тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.23 ВАК РФ
|
Балев, Спасимир Запрянов
АВТОР
|
||||
|
кандидата физико-математических наук
УЧЕНАЯ СТЕПЕНЬ
|
||||
|
Дубна
МЕСТО ЗАЩИТЫ
|
||||
|
2007
ГОД ЗАЩИТЫ
|
|
01.04.23
КОД ВАК РФ
|
||
|
|
||||
ОБЪЕДИНЕННЫЙ ИНСТИТУТ ЯДЕРНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ
1-2007-130
На правах рукописи УДК 539 126 3
БАЛЕВ Спасимир Запрянов
ПОИСК ПРЯМОГО СР-НАРУШЕНИЯ В РАСПАДАХ^* я±я°7с° В ЭКСПЕРИМЕНТЕКА48/2
Специальность 01.04 23 — физика высоких энергий
Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук
□03158Б49
Дубна 2007
003158549
Работа выполнена в Лаборатории физики частиц Объединенного института ядерных исследований
Научный руководитель
доктор физико-математических наук КБКБЛИДЗБ
профессор Владимир Дмитриевич
Официальные оппоненты:
доктор физико-математических наук БООС
профессор Эдуард Эрнстович
доктор физико-математических наук НИКИТИН
профессор Владимир Алексеевич
Ведущее научно-исследовательское учреждение - Институт ядерных исследований РАН
Защита состоится "_"_2007 г. на заседании диссертационного совета_при Лаборатории физики частиц Объединенного института ядерных исследований, Дубна, Московская область
С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ЛВЭ ОИЯИ.
Автореферат разослан
2007 г.
Ученый секретарь ^.^КРИВОХИЖИН диссертационного совВасилий Геннадьевич
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Открытое в 1964 году явление СР-нарушения играет центральную роль в физике высоких энергий Интерес к этому явлению, особенно к эффектам прямого СР-нарушения, обусловлен возможностью посредством его исследования выполнить количественные проверки Стандартной Модели (СМ), а также различных гипотез за ее пределами Кроме того, этот эффект является важным условием для объяснения бариогенезиса и эволюции Вселенной в современных космологических моделях Поэтому исследование каждого возможного его проявления является фундаментальной физической задачей
В каонной физике помимо уже измеренного параметра е'¡е в распадах K^ß 2тг, наиболее перспективными дополнительными величинами, в измерениях которых может проявляться эффект прямого СР-нарушения, являются парциальные вероятности ГИМ-подавленных распадов с участием нейтральных токов с изменением странности (К —> 7гг/г>), а также зарядовая асимметрия в распадах К+ и К~ на три пиона
Цель диссертационной работы — прецизионный экспериментальный поиск прямого СР-нарушения в распадах К± —> тг±7г°тг° Работа выполнена в рамках эксперимента NA48/2, проведенного на ускорителе SPS в Европейском центре ядерных исследований (ЦЕРН, Женева) Полученные результаты основаны на анализе рекордной статистики — 91 • 106 реконструированных и отобранных распадов исследуемого типа
Научная новизна исследования
С наивысшей точностью, превосходящей более, чем на порядок имеющиеся экспериментальные результаты, измерен параметр прямого СР-нарушения Ад Ю-4) в К± —> 7г±7г°7г°-распадах Достигнутая точность обеспечена за счет применения разработанного принципиально нового метода сокращения основных систематических эффектов Полученное значение Ад согласуется с предсказаниями СМ, а высокая точность его измерения впервые представляет интерес с теоретической точки зрения для критического анали-
за ряда теоретических моделей Более глубокое понимание структуры далиц-плота для К± —> 7г±тг07г0-распадов позволило впервые измерить CP-нарушающий параметр с учетом эффектов 7Г7г-перерассеяния
Практическая ценность работы
Результаты выполненной работы являются существенным звеном в широкой экспериментальной программе крупнейших лабораторий мира (эксперименты по физике каонов, Б-мезонов, т-лептонов и, в последнее время — нейтрино) по прецизионной проверке СМ и поиску эффектов за ее пределами На основе выполненных измерений могут быть проведены теоретические рассчеты, в результате которых получены нетривиальные ограничения на параметры отдельных расширений Стандартной Модели, предсказывающих усиление CP-нарушения Предсказательная сила результата будет расти по мере развития теоретических методов расчета адронных поправок, затрудняющих в настоящее время связь Ад с фундаментальными параметрами теории
Разработанный метод измерения зарядовой асимметрии, а также предложенная схема сжатия данных при работе со статистикой порядка 109 событий, могут быть использованы в будущих прецизионных экспериментах по физике частиц
Апробация работы
Основные результаты диссертации были представлены автором
• на семинаре Европейского центра ядерных исследований (Женева, Швейцария, 1 ноября 2005 г),
• на Рочестерской конференции «International Conference of High Energy Physics» (Москва, Россия, август 2006 г),
• на международной конференции «13th Lomonosov Conference on Elementary Particle Physics» (Москва, Россия, август 2007 г),
• на международной конференции «Les Racontres de physique de la vallée d'Aoste» (Jla Тюиль, Италия, март 2007 г ),
• на международной конференции «Quarks 2006» (Санкт Петербург, Россия, май 2006 г),
• на семинаре ЛФЧ ОИЯИ (Дубна, 24 ноября 2005 г),
• на Европейкой школе по физике частиц (Стокгольм, Швеция, май 2006 г),
• на совещании международной коллаборации ЭКСЧАРМ (Царево, Болгария, сентябрь 2005 г),
• многократно — на совещаниях международной коллаборации NA48/2
Основные результаты выполненных исследований опубликованы в работах [1]—[6]
Структура диссертации
Диссертация состоит из введения, пять глав, заключения и списка цитируемой литературы, содержащего 85 наименования Диссертация изложена на 153 страницах, включающих 76 иллюстраций и 20 таблиц
СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ
Во введении сформулирована цель диссертационной работы, обоснована актуальность выполненного исследования, показана научная новизна работы и описана структура диссертации
Первая глава содержит краткое теоретическое вступление, включающее в себя обзор основных дискретных симметрий в физике элементарных частиц, обсуждение истории исследования СР-нару шения и причин, по которым представляют интерес настоящие и будущие исследования в этой области, обсуждение механизма СР-нарушения в Стандартной Модели, детальное его рассмотрение в применении к распадам К± —► Зтг Обсуждаются также существующие экспериментальные данные и перспективы поиска эффектов прямого СР-нарушения в распадах К* —> Зтг
Квадрат матричного элемента распадов К± —> 37г обычно представляется в виде полиномиального разложения по двум лоренц-инвариантным переменным и и у
|М (и, у)\2 ос 1 + ди + Ы2 + кь2 + (1)
где <С |<?| - параметры, а
и =-5—, V =-г—, (2)
К т1
где тт - масса заряженного пиона, эг = {рк—Рг)2, «о = (г = 1,2,3), рк и рг- четырех-импульсы каона и г-го пиона, соответственно Индекс г — 3 соответствует нечетному пиону1 Параметр прямого СР-нарушения определен в виде
где д+ - линейный коэффициент в (1) для распадов К+, а д~ - для распадов К~ Отклонение Ад от нуля является признаком прямого СР-нарушения
Несколько экспериментов провели поиск такой асимметрии с точностью на уровне Ю-3 для обеих типов распадов К^ —> 7г±7г+7г_ и К± 7Г±7Г°7Г°, и получили нулевой результат Предсказания СМ для Ад находятся на уровне несколько единиц х Ю-5, однако некоторые теоретические расчеты, выполненные за пределами СМ, не исключают существенного усиления СР-нарушения и, следовательно, большой асимметрии, которая могла бы быть обнаружена в специальном достаточно чувствительном эксперименте, нацеленном на исследование трехпионных распадов заряженных каонов Эксперимент МА48/2 на ЭРЭ ЦБРН был спроектирован именно с этой целью Набор данных в эксперименте был осуществлен в 2003 и 2004 годах
Во второй главе описан эксперимент КА48/2 — пучковая линия и комплекс детекторов Наибольшее внимание уделяется элементам, существенным дня измерения зарядовой асимметрии в распадах К± —»■ 7Г±7Г°7Г°
'Остальные два (четные) пиона имеют одинаковые заряды
Рис. 1: Схема лучковой линии эксперимента NA48/2 (ТАХ17,18 - подвижные коллиматоры, используемые для формирования требуемого импульсного спектра пучков; ПК!)Р' - фокусирующие квадрупольные магниты; КАВЕ81-3 - станции спектрометра каониого пучка), рзспадного объема и детектора (0СН1-4 - дрейфовые камеры, Hodo - сцинтнлляциониый годоскоп, ЬКг - жидко криптоновый электромагнитный калориметр, НАС - адронный калориметр, МНУ - мюонный детектор). Вертикальный масштаб различаемся в левой » правой частях схемы.
Для достижения запланированной точности при измерении параметра (— 2 - 10~4) важнейшим условием, позволяющим минимизировать возможные систематические неопределенности, является соблюдение максимально возможной симметрии при регистрации распадов К+ и К~. Этим определяется стратегия выбора пучковой линии, дегекторов, набора данных и их анализа. Уникальная пучковая линия, состоящая из двух одновременных пучков частиц с противоположными знаками заряда, была спроектирована и построена в зале высокой интенсивности (ЕСШ) ЗРЭ ЦЕРН. Одновременный набор данных для распадов К+ и К~, а также периодическое (достаточно частое) переключение всех магнитных полей позволили достичь существенного сокращения основных возможных систематических эффектов при измерении Ад.
Схема пучковой линии и детекторов показана на рис. 1. Для описания установки используется правая ортогональная система координат с осью Ог, направленной вдоль пучковой линии, и осю Оу, направленной вертикально вверх. Поле в центре спектрометрического магнита (см. ниже) направлено параллельно или антипараллельно оси Оу. Пучковая линия и детекторы расположены симметрично
относительно оси Oz
Пучки заряженных каонов рождаются при взаимодействии выведенного протонного пучка SPS 400 ГэВ с бериллиевой мишенью, представляющей из себя цилиндр диаметром 2 мм и длиной 40 см, расположенный вдоль оси пучка Импульсный спектр пучков определяется зарядово симметричным способом, с помощью системы четырех одинаковых последовательно расположенных дипольных магнитов с чередующейся полярностью и с нулевым суммарным интегралом магнитного поля (так называемого «ахромата»), которая расщепляет положительный и отрицательный пучки в вертикальной плоскости, а затем соединяет их на общей оси Номинальный импульс пучков составляет (60 ± 3) ГэВ/с Далее пучки проходят систему из четырех квадрупольных магнитов, которая зарядово-симметричным образом фокусирует пучки в вертикальной и горизонтальной плоскостях с целью достижения их минимального поперечного размера в области экспериментальной установки Далее располагается второй ахромат, в котором размещены станции спектрометра каонов (KABES) - детектора для измерения импульса частиц пучка
После второго ахромата оба пучка распространяются по одному и тому же пути После прохождения серии коллиматоров они входят в распадный объем, представляющий из себя цилиндрический вакуумный сосуд длиной 114 м, диаметром 1,92 м в начальной его части (длиной 65 м), и 2,40 м - в конечной части За цикл ускорителя на мишень попадает 7 1011 протонов, при этом потоки положительных (отрицательных) частиц на входе в распадный объем составляют 3,8 107 (2,6 107) частиц за цикл, из которых 5, 7 % (4,9 %) являются К+ (К~) Отношение интенсивностей потоков К+/К~ составляет около 1,8 В вакуумном объеме распадаются около 22 % каонов.
Реконструкция К± —* 7г±7г°7Г° проводилась на основе информации, полученной с магнитного спектрометра и с жидкокриптоново-го электромагнитного калориметра (LKr) Спектрометр расположен в гелиевом объеме при атмосферном давлении, отделенном от вакуумного распадного объема тонким (0,0031 радиационной длины)
кевларовым окном Через центр спектрометра (и всех остальных детекторов) проходит тонкостенная алюминиевая пучковая труба диаметром около 16 см, позволяющая нераспавшимся частицам пучка и мюонному гало от распадов —> ß±u и К± —> р^и распространяться в этой трубе (отделенной с вакуумным объемом) не загружая детектор* Две дрейфовые камеры (DCH1 и DCH2) находятся до, и две (DCH3 и DCH4) - после дипольного спектрометрического магнита, который отклоняет заряженные частицы в горизонтальной плоскости, передавая им дополнительный импульс вдоль оси Ох около 120 МэВ/с Импульсное разрешение спектрометра составляет (Тр/p = 1,02% ф 0,044%р (где р выражено в ГэВ/с)
После магнитного спектрометра по пучку располагается сцин-тилляционный годоскоп, состоящий из плоскости горизонтальных и плоскости вертикальных полос сцинтилляционных счетчиков Он используется как источник сигналов от заряженных частиц в системе запуска установки («триггера»)
В качестве жидкокриптонового калориметра (LKr) используется квазигомогенная ионизационная камера с активным объемом 10 м3 жидкого криптона, состоящая из 13248 проекционных ячеек размером 2x2 см2 каждая, образованных системой Си—Ве ленточных электродов без продольной сегментации Калориметр имеет радиационную длину 27 Х0 и характеризуется энергетическим разрешением а(Е)/Е = 0,032/\/Ёф0,09/£ф0,0042 (Е измеряется в ГэВ) Пространственное разрешение для единичного электромагнитного каскада может быть параметризовано по поперечным координатам х и у как их = (Ту = 0,42/у/Ё ф 0,06 см LKr используется для реконструкции 7г° —> 77 распадов.
Отбор каонных распадов выполняется на первых двух уровнях триггерной системы эксперимента в режиме on-lme На первом уровне требуется совпадение двух сигналов 1) сигнала с не менее, чем одного квадранта в обеих плоскостях сцинтиляционного годоскопа, которой соответствует прохождению через годоскоп как минимум одной заряженной частицы, 2) сигнала об энерговыделении в LKr, соответствующем прохождению через калориметр не менее, чем двух фотонов На втором уровне специализированный быстрый процессор
получает информацию с дрейфовых камер, реконструирует импульс заряженной частицы и вычисляет недостающую массу в предположении, что зарегистрированная частица является заряженным пионом от распада заряженного каона с импульсом 60 ГэВ/с, который летит вдоль номинальной пучковой оси Требование, чтобы недостающая масса была меньше массы тг°, позволяет подавить большинство К± —» 7г±7г° распадов Типичный отсчет этого триггера — ~15000 событий за сброс ускорителя
Третья глава содержит описание метода прецизионного измерения зарядовой асимметрии в трехпионных распадах заряженных ка-онов, разработанного для проведения анализа данных эксперимента NA48/2 и приводящего к сокращению основных систематических эффектов Рассмотрена также разработанная стратегия набора данных.
В соответствии с (2) переменная и вычисляется следующим образом и = (Мро - где в0 = {т2к + т1 + 2т^0)/3, тк, тжо - масса каона, заряженного и нейтрального пиона соответственно, Моо - инвариантная маеса двух нейтральных пионов, вычисляемая на основе информации только из ЬКг, который априорно является зарядово симметричным детектором На рис 2 показан далиц-плот (а) и «-спектр (б) отобранных событии2
Измерение асимметрии основано на сравнении и спектров для К+ и К~ распадов, ЛГ+(-и) и N"(4), соответственно Для К± 7г±7г°7г° распадов, отношение М+(и)/М~(и) пропорционально
АГ+(ц) 1 + {д + А д)и + /ш2
N-{11) а 1+ди + ки2 ' ^
где д — 0 626 ± 0 007 и /1 = 0.052 ± 0.008 - табличные значения линейного и квадратичного наклона в разложении матричного элемента Возможная СР-нарушающая разница в линейных наклонах для К+ и К~, Ад = д+ — д~, может быть получена путем аппроксимации отношения спектров выражением (4) Параметр прямого СР-нарушения в таком случае определяется из простого отношения
2Критерии отбора К^ —* я^л^я^-распадов обсуждаются в четвертой главе
Ад = &д/2д.
Наличие магнитных полей в спектрометре и, в меньшей степени, в пучковой линии (ахроматы, фокусирующие квадруиоли и др.) вносит небольшую, но неизбежную зарядовую асимметрию в геометрическую эффективность установки. Чтобы эффективно сократить соответствующую разницу между К+ и К~ пучками, полярности всех элементов магнитной оптики в пучковой линии («полярности ахроматов») переключались во время набора данных еженедельно, а полярность спектрометрического магнита - чаще (каждый день в 2003 г. и каждые 3 часа - в 2004 г.), Значения всех магнитных полях контролировались на уровне 10~4. Данные, набранные за период времени, равный в среднем двум неделям эффективной работы установки, в течение которого реализуются все четыре возможные конфигурации магнитных полей (то есть комбинации полярности пучковой линии и полярности спектрометрического магнита), образуют так называемый полный набор данных, являющийся независимым и самодостаточным для измерения асимметрии. За два сеанса экспозиции записаны семь полных наборов данных, пронумерованные от { до VII: три - в 2003 г. (наборы 1-Ш) и четыре - в 2004 г. (наборы IV-VII). Каждый полный набор данных содержит четыре набора
Рис* 2: Далиц-нлот (й) и «-спектр (С:) отобранных событии.
событий К+ —> 7Г+7Г°7Г° и четыре набора событий К~ —> 7г-7г°7г° с разными комбинациями магнитных полей
Чтобы в максимальной степени сократить аппаратные зарядовые асимметрии в пучковой линии и в детекторах, используется отношение которое представляет собой произведение четырех отношений Лг+(п)/]У~(п)
где индексы А± и указывают полярность магнитов в пусковой линии и в спектрометре, соответственно Параметр Ад и нормировка Я извлекаются из аппроксимации четырехкратного отношения (5) с помощью функции
Измеренная разница Ад нечувствительна к нормировке Д, которая лишь отражает отношение потоков К+ и К~
Техника четырехкратного отношения позволяет полностью использовать процедуру переключения полярностей магнитов и приводит к сокращению систематических эффектов по следующим причинам 1) благодаря переключениям полярности спектрометрического магнита локальные эффекты в детекторе сокращаются в между наборами событий К+ и К~, в которых продукты распада регистрируются в одних и тех же частях детекторов, 2) благодаря переключениям полярности пучковой линии, локальные эффекты в ней, приводящие к неболыдим отличиям форм и импульсных спектров пучков, в значительной степени сокращаются в между наборами событий, в которых К+ и К~ следуют по одинаковому пути в пучковой линии, 3) в силу одновременности пучков происходит сокращение глобальных не постоянных во времени эффектов между наборами событий К+ и К~
Незначительные систематические эффекты, оставшиеся после применения описанной выше процедуры и возникающие из-за присутствия постоянных магнитных полей (поле Земли, намагниченность
Дд(и) =
^л+в-И П-вЛи) МХ+вЛи) КХ+в4и) Ы^в+{и) Л^-В-Н '
(5)
(6)
металлической трубы, ограничивающей распадный объем), минимизируются за счет азимутальной симметрии геометрических критериев отбора
Полученный таким образом результат не зависит от отношения потоков К+/К~ и от относительных объемов данных с различными конфигурациями магнитных полей Тем не менее, баланс статистики контролировался во время набора данных, т к статистическая точность измерения определяется наименьшим из восьми набором данных, входящим в четырехкратное отношение Результат измерения остается чувствительным только к временным изменениям асимметрий экспериментальных условий, имеющим характерные времена, меньшие, чем соответствующие периоды переключения полярностей магнитов
Существенной особенностью разработанного метода измерения зарядовой асимметрии является то, что его применение не требует вычисления эффективностей регистрации событий с помощью моделирования, т к основные систематические погрешности в первом приближении сокращаются Несмотря на это, было разработано программное обеспечение для моделирования экспериментальных условий методом Монте-Карло на основе пакета GEANT, которое было использовано в качестве инструмента для изучения систематических эффектов В разработанном программном комплексе учитываются полное описание материалов и геометрии установки, временная зависимость карт эффективности и разрешения по времени дрейфа дрейфовых камер, временные изменения геометрической юстировки спектрометра, временные изменения геометрии пучков, а также случайные совпадения событий во времени.
Четвертая глава содержит описание метода и результата сжатия и фильтрации данных, основной и дополнительных реконструкций К± —> 7г±7г°7г°-распадов, критериев отбора, а также некоторых основных свойств отобранных событий
После отброса данных, набранных при неправильно функционировавших детекторах экспериментальной установки, для дальнейшего анализа осталось больше 240 миллионов событии, содержащих
хотя бы одну заряженную частицу с импульсом больше 5 ГэВ/с и не менее четырех энергетических кластеров в ЬКг с энерговыделением более 3 ГэВ Чтобы исключить события с перекрывающимися электромагнитными каскадами в ЬКг, минимальное расстояние между любыми двумя кластерами было выбрано большим, чем 10 см, а расстояние между любым кластером и проекцией заряженной частицы на поверхность ЬКг - не меньше 15 см Чтобы обеспечить точное измерение полного энерговыделения электромагнитных каскадов, были наложены также ограничения на расстояния от каждого кластера до границ ЬКг и центральной пучковой вакуумной трубы Симметризация геометрической эффективности для положительно и отрицательно заряженных частиц осуществлялась посредством радиальных ограничений на положение частицы относительно некоего центра, соответствующего среднему положению пучка, который вычислялся путем анализа достаточно большой статистики одновременно зарегистрированных К*- —> 7г±7г+7г~ распадов. В частности, чтобы сократить возможную зарядовую асимметрию, связанную с неэффективными областями дрейфовых камер около пучковой трубы, расстояние между, заряженным пионом и средним положением пучка на ВСН1 (БСН4) должно было быть больше 12,5 см (16,5 см).
Для каждого события реконструкция К± —» тг^^тг0 распада проводилась следующим образом предполагая, что каждая пара г, к кластеров в ЬКг (г, к =1,2,3,4) образуется из 7Г° —► 77 распада, вычислялось расстояние Д& между ^-координатой вершины распада 7Г° и поверхностью ЬКг.
где Еги Ек - энергии г-ого и к-ого фотона, соответственно, хг, уг, х^, Ук - их поперечные координаты на поверхности ЬКг, а тппо - масса 7Г°, из всех комбинаций фотонных пар выбирались две с минимальной разницей между расстояниями что соответствует гипотезе о том, что два 7г°-мезона относятся к одному и тому же К± —► ж^ж0тг0
т7Го
•10 0 10
тпзъ - МэВ/с2
0 10
т37Г - МэВ/с2
б
Рис. 3: в) Разность между инвариантной массой системы тг*^0^0 и табличной каонной массой Стрелками помечен интервал, в пределах которого события были приняты для дальнейшего анализа Пунктирной линией показано распределение событий, для которых пион-ный распад не зарегистрирован б) Отношение восстановленных инвариантных масс тг+1г01г0
распаду, в качестве расстояния между точкой К± распада и плоскостью ЬКг выбиралось средне арифметическое двух расстояний
На рис 3, а, показана инвариантная масса двух тг0 и реконструированной заряженной частицы в предположении, что последняя является 7Г+ или 7г— Виден хороший сигнал от К± —> 7Г±7Г°7Г° распадов, характеризующийся разрешением МэВ/с2 «Хвосты» распределения соответствуют ошибочно подобранным комбинациям фотонов (с помощью моделирования было показано, что доля таких событии не превышает 0,23%) и 7Г —» (ли распадам Как видно из отношения спектров инвариантных масс (рис 3, б), данное распределение симметрично для К+- и /^"-распадов
На следующем этапе отбора событий требовалось, чтобы инвариантная масса тг^тг0^ отличалась от табличной массы каона не больше, чем на 6 МэВ/с2, а восстановленный импульс каона находился в интервале 54-66 ГэВ/с Дополнительно требовалось, чтобы времена регистрации заряженной частицы (¿±) и четырех фотонов (¿7) сов-
Полный набор К+ — 7Г+7Ги7Г° К' - 7Г-7Ги7Ги Ад 10"
I 16,43 9,18 3,4 ±3,9
II 10,16 5,67 0,6 ± 5,1
III 3,71 2,07 -3,0 ±8,4
IV 5,16 2,87 4,8 ± 7,1
V 8,89 4,94 4,1 ±5,3
VI 7,49 4Д7 4,1 ±5,8
VII 6,87 3,82 -2,1 ±6,0
Сумма 58,71 32,73 2,2 ± 2,1
Таблица 1: Накопленная статистику (в миллионах) и разница в линейных наклонах, Ад с соответствующими статистическими ошибками для каждого полного набора данных и средне взвешенное всех полученных результатов
падали в пределах экспериментального разрешения |(£7) — < 5 не и |(£7} — <20 не, где (¿7) - среднее время четырех фотонов Этим условиям удовлетворяют 91,4 106 событий Количество отобранных К+ и К~ распадов в каждом полном наборе приведено в табл 1
В пятой главе описаны возможные источники систематических эффектов, полученные оценки их влияния на результат, а также калибровка детекторов, используемых при реконструкции событий, приведены окончательный результат и его обсуждение
Каждый полный набор данных обеспечивает самостоятельное измерение параметра СР-нарушения методом четырехкратного отношения Окончательный результат в терминах Ад получен двумя способами усреднения3 1) Ад измерялось для каждого из семи полных наборов при аппроксимации соответствующего четырехкратного отношения, а окончательный результат вычислялся как среднее взвешенное семи отдельных результатов, 2) для каждого разбиения по переменной и усреднялись четырехкратные отношения для всех семи полных наборов, а Ад извлекалось путем аппроксимации усредненного четырехкратного отношения
Номинальное разбиение по переменной и составляло 0,1 в соответствии с разрешением (которое пренебрежимо мало в левой части м-спектра и достигает 0,04 при больших и)
Результаты, полученные этими способами усреднения, совпадают с точностью до Ю-6
В табл 1 приведены значения Ад для каждого полного набора только со статистическими ошибками Соответствующие аппроксимации четырехкратных отношений показаны на рис 4 Результат после усреднения составляет
Лд = (2,2±2,1) Ю-4, ' (8)
где приведена только статистическая погрешность
Для дополнительной проверки метода вычислялись величины, чувствительные к лево-правой асимметрии детекторов и к различиям в верхней и нижней частях пучковой линии, которые сокращаются в четырехкратном отношении (5) в первом приближении Они извлекаются из специфических комбинаций восьми w-спектров, в которых физическая асимметрия сокращается, а проявляется только аппаратная асимметрия Все аппаратные асимметрии не влияют на результат измерения Ад на уровне < 0,1 • Ю-4 и хорошо описываются моделированием методом Монте-Карло
Измеренная асимметрия (8) не должна быть искажена систематическими эффектами благодаря сокращению аппаратных асимметрий при наборе данных и анализе Несмотря на это, были сделанные проверки возможных систематических искажений измеренной величины
Анализ четырехкратного отношения с учетом эффекта 7Т7г-пере-рассеяния4 показал, что измеряемая величина Ад существенно не изменяется В связи с модельной зависимостью определения и измерения параметра прямого С-Р-нарушения, рассчитаны значения усредненного четырехкратного отношения для каждого разбиения по переменной и. Это позволяет измерить параметр зарядовой асимметрии при любой параметризации матричного элемента распада
Так как для вычисления и используется только информация о фотонных кластерах, была выделена группа систематических эффектов, связанных исключительно с LKr Процедуре реконструкции и отбора событий предшествовало применение коррекций энергетической шкалы LKr, на нелинейность его отклика5, юстировка его
"См J R Batley et al, Phys Lett B 633 (2006) 173
5Около 2% при энергии 3 ГэВ и несущественны при энергиях выше 10 ГэВ
Д<г(«)
I *У"Ч( 33 43 / 26 ! Р1 10 36 ± О 1870Е-01
0 3413Е-03 ± 0 39096-03
1.5 -1 -05
Полный набор I
^/па122 86 7 26
Р1 10 46 ± 0 410:
Р2 -0 2998Е-03 ± 0 8401
1
}
Полный набор III
Ло(«)
ил к юл
' у-'/пО'^З 43 / 26 I Р1 10 48 ± 0 2553Е
Р2 О 4086Е—03 ± О 5^Р4Е
I
Полный набор V
| х"/пЛ26 93 7 26
| Р1 10 44 ± 0 2897Е
I Р2 -О 2143Е-03 ± О 5972Е'
Полный набор VII
Г/п&ЪЗ 24 / 26 Р1 10 41 ± 0 2466Е
Р2 О 5839Е-04 ± 0 5129£:
-1 -05 О
Полный набор II
Ыи)
' *=/п<И28 98 ^ 26 I Р1 10 44 ± О 3355Е-1
, Р2 О 4753Е-03 ± О 7064Е
Полный набор IV
Ыи)
я
10Д
х'/пДЛ 25 / 26 Р1 10 40 ± О 2778Е
Р2 О 4098Е-03 ± О 5798Е
Д ^
ч
Полный набор VI Яд(и)
1» »
м
Х-Уп<М26 69 / 26 Р1 10 41 ± 0 9998Е-02
Р2 О 2223Е-03 ± 0 2081Е-4з
1.5 -1 -0.5
Усредненное четырехкратное отношение
Рис. 4: Результаты апроксимации четырехкратных отношений для каждого полного набора данных и для усредненного по полным наборам четырехкратного отношения
положения по отношению к другим детекторам, а также к проекционной структуре ЬКг Систематическое искажение результата Дд от каждого из перечисленных эффектов не превышало 0,1 • Ю-4
Влияние эффекта перетекания энергии между кластерами, принадлежащими фотонам и заряженным пионам, исследовалось путем применения соответствующих коррекций, а также при изменении ограничения на минимально допустимое расстояние между кластерами в ЬКг, и не превышает 6Ад = 0,5 • Ю-4
Также было показано, что измеренная асимметрия не чувствительна к радиальным ограничениям вокруг пучковой трубы в центре ЬКг и ограничению на минимальную энергию фотонных кластеров Эффект ошибочного подбора комбинаций фотонов при реконструкции пары 7г° — 7г°, исследованный на основе анализа большого количества моделированных событий, пренебрежимо мал (5Ад <
0,1 • ю-4)
Эффекты, связанные с разрешением по переменной и, исследовались посредством вариации разбиения спектра по -и, а также путем моделирования методом Монте-Карло Было показано, что способ вычисления и не оказывает влияние на измерение Ад
Детально была исследована триггерная неэффективность, т к. в случае ее зависимости от и и от знака заряда пиона, а также ее возможной нестабильности во времени, она в принципе могла бы исказить измеряемую асимметрию Каждая компонента триггерной логики исследовалась независимо
Неэффективность 0,25%) срабатывания «заряженной» компоненты триггера первого уровня исследовалась как функция х и у координат проекции заряженного трека на поверхности годоско-па для каждого отдельного периода с одинаковой комбинацией полярностей магнитов Для этого использовались все однотрековые события в контрольной выборке, полученной при наборе данных без участия заряженного годоскопа в триггерной логике Возможные эффекты искажения Ад были учтены путем «взвешивания» К^ —> 7г±7Г°7г° событий в соответствии с картами неэффективно-стей После процедуры «взвешивания» результат отличался от номинального значения на 6Ад = (0,1 ± 0,1) • Ю-4. Эта оценка была
подтверждена независимо при анализе смоделированных событий
Неэффективность «нейтралной» компоненты триггерного сигнала первого уровня различалась в течении эксперимента от 0,7% в начале до 3% в конце набора данных в 2003 году Начиная с полного набора данных VI, неэффективность нейтрального сигнала значительно уменьшилась (до ~ 0,03%) в связи с упрощением условия срабатывания нейтрального триггера Был проведен детальный анализ основных источников неэффективности и доказана их зарядовая независимость
Неэффективность триггера второго уровня во время набора данных различалась от 4% до 6% Преобладающая ее доля 70%) связана с локальными неэффективностями в DCH, которые, в принципе, могли бы исказить результат, если бы они были нестабильны во времени Моделирование этой «геометрической» доли неэффективности триггера показало влияние на результат Дд на уровне (0,2 ± 0,1) • Ю-4 Полная систематическая ошибка из-за триггера второго уровня с учетом остальных источников неэффективности триггера второго уровня (в основном связанных с временными эффектами между различными детекторами и случайными одновременными событиями) не превышает 6 Ад = 0,3 • Ю-4
В четырехкратном отношении в первом приближении сокращается эффект, обусловленный импульсной разницей между К+- и К~-пучками, проходящими через нижнюю и верхнюю пучковую линию Оставшийся эффект, в основном возникающий на стадия формирования пучков6, соответствует разнице в импульсах пучков ~ 20 ГэВ/с С помощью моделированием было показано, что описанный остаточный эффект в четырехкратном отношении оказывает влияние на результат в пределах 8Ад < 0,3 Ю-4
Эффекты, связанные с магнитным спектрометром, не влияют на результат непосредственно, так как заряженная частица используется только для определения заряда, а не для вычисления и Верхние границы таких эффектов, как юстировка (alignment) спектрометра и шкала импульсов, пренебрежимо малы (8Ад < 0,1 • Ю-4) Пол-
6В меньшей степени этот эффект обусловлен также небольшими отклонениями каонного импульса от номинального значения внутри одного периода с определенной полярности ахроматов
Эффект Сист неопределенность 6Лд 104
Перетекание энергии в ЬКг Разрешение ЬКг Нелинейность ЬКг Ошибочные комбинации пар фотонов ±0,5 ±0,1 ±0,1 ±0,1
Неэффективность «заряженного» триггерного сигнала Неэффективность «нейтрального» триггерного сигнала Неэффективность триггера второго уровня ±0,1 ±0,1 ±0,3
Разница между импульсов К+ и К~ Постоянное магнитное поле в распадном объеме Случайные одновременные события ±0,3 ±0,1 ±0,2
Таблица 2: Систематические неопределенности при измерении Ад
ная систематическая неопределенность, связанная с геометрической эффективностью регистрации заряженной частицы (7г±) и геометрией пучков, не превышает величины 8 Ад = 0,1 • Ю-4 Влияние распадов тт —> ¡хь> на асимметрию незначительно Верхняя граница 8 Ад = 0,1 • Ю-4 была получена варьированием карт постоянных магнитных полей в распадном объеме К* при реконструкции распадов Показано, что результат не зависит от выбранного для анализа диапазона инвариантных масс системы 7Г±7Г°7Г°
Систематические эффекты, связанные с наличием совпадающих по времени заряженных треков и кластеров в ЬКг, были изучены посредством варьирования всех временных ограничений, применяемых на этапе отбора событий, и изменением числа допустимых одновременно регистрируемых дополнительных частиц Результат остается стабильным в пределах 6Ад = 0,2 • Ю-4
В табл 2 перечислены только те эффекты, влияние которых на измерении Ад ограничено значением 5Ад > 0,1 • Ю-4.
В итоге, была получена полная систематическая неопределенность результата 5Ад = 0,7 • Ю-4 Таким образом, измеренная на основе 91 • 106 отобранных событий разница Ад составляет-
Ад = (2,2 ± 2,1стат ± 0,7с„ст) • Ю-4. (9)
При использованном значении параметра наклона д = 0,626 ±
0,007, параметр прямого СР-нарушения Ад составляет
Ад = Ад/2д = (1,8 ± 1, 7стат ± 0,5СИСТ) 10"4 =
= (1,8 ±1,8)-Ю-4 1
Точность полученного результата ограничена накопленной статистикой, а систематическая погрешность составляет всего ~ 1/3 от статистической благодаря методу сокращений систематических эффектов и использованию зарядово симметричного детектора (LKr)
В заключении сформулированы основные результаты диссертации
1 Измерено значение параметра прямого СР-нарушения, характеризующего зарядовую асимметрию параметров наклона далиц-плота в распадах К± —> 7Г±7Г°7Г° Полученный результат
Ад = (1,8 ± 1,7стат ± 0,5СИСТ) 10 4 = = (1,8±1,8)-Ю-4
основан на анализе рекордной статистики (91 • 106 распадов) и на порядок точнее результатов других экспериментов
2 Указанная точность достигнута благодаря большой статистике, накопленной в эксперименте, и в результате сокращения систематических погрешностей за счет предложенной в работе методики анализа исследуемых спектров, а именно — путем аппроксимации так называемого четырехкратного отношения Метод может быть применен для выполнения аналогичных задач в распадах элементарных частиц
3 Проведен детальный анализ более 20 возможных остаточных систематических эффектов, который также позволил существенно ограничить систематическую погрешность параметра Ад Впервые исследовано влияние эффекта 7Т7г-перерассеяния на измерение параметра Ад
4 Полученные экспериментальные результаты по измерению зарядовой асимметрии согласуются с теоретическими ожиданиями в рамках Стандартной Модели В силу своей высокой точности они могут быть использованы для ограничения параметров,
лежащих в основе некоторых расширений Стандартной Модели, предсказывающих усиление эффектов СР-нарушения.
5. Развито программное обеспечение эксперимента, позволившее провести моделирование экспериментальных условий NA48/2 методом Монте-Карло и детально исследовать ряд потенциальных систематических погрешностей. Разработана процедура сжатия и фильтрации данных, которая существенно ускорила процесса их анализа и может быть применена в аналогичных исследованиях
Основные результаты диссертации опубликованы в работах
[1] J R. Batley,.., S. Balev et al [NA48/2 Collaboration], «Search for direct CP-violation in K* —► я^А^Чесаув,» Phys Lett В 638 (2006) 22 [Erratum-ibid. В 640 (2006) 297] [arXiv:hep-ex/0606007].
[2] J R. Batley, .., S Balev et al. [NA48/2 Collaboration], «Search for direct CP violating charge asymmetries in К± —► 7Г±7Г+7Г~ and К* -* rtV decays,» arXiv:0707 0697 [hep-ex]
[3] S Balev for the NA48/2 collaboration, «Search for direct CP-violation in K^ —> 37Г decays by NA48/2,» труды конференции XXXIII International Conference on High Energy Physics (ICHEP'06), Москва, Россия, 26 июля - 2 августа, 2006 г.
[4] S Balev for the NA48/2 collaboration, «Recent results from NA48,» труды конференции «Les Rencontres de Physique de la Vallée d'Aoste 2007», Jla Тюиль, Италия, 4-10 марта 2007 г.
[5] Д Р Батли, . , С Балев и др «Прецизионный поиск прямого CP-нарушения в распадах ff* —> ir±ifiK° в эксперименте NA48/2 на SPS ЦЕРН,» Р1-2006-190, сообщение ОИЯИ, 2006.
[6] S Balev for the NA48/2 collaboration, «Search for direct CP-violation in K* —* 7r±7r°7r°decays,» труды конференции 14th International Seminar on High Energy Physics, Quarks-2006, Санкт Петербург, Россия, 19-25 мая, 2006 г
Получено 7 сентября 2007 г
Отпечатано методом прямого репродуцирования с оригинала, предоставленного автором
Подписано в печать 10 09 2007 Формат 60 х 90/16 Бумага офсетная Печать офсетная Уел печ л 1,5 Уч-изд л 1,44 Тираж ЮОэкз Заказ №55875
Издательский отдел Объединенного института ядерных исследований 141980, г Дубна, Московская обл , ул Жолио-Кюри, 6 E-mail publish@jinr ru www jinr ru/pubhsh/
Список иллюстраций
Список таблиц
Введение
1 Теоретический обзор
1.1 Р-, С- и Т-симметрии.
1.1.1 Р- и С-нарушения.
1.1.2 Типы СР-нарушения
1.1.3 Экспериментальное наблюдение СР-нарушения
1.1.4 ОРТ-теорема.
1.2 СР-нарушение в Стандартной Модели.
1.2.1 СКМ-матрица.
1.2.2 Необходимые условия СР-нарушения.
1.3 СР-нарушение в распадах К*1 —> 37Г.
1.3.1 Общие соображения о распадах К*-.
1.3.2 Распады К* Зтг.
1.3.3 Изоспиновая декомпозиция амплитуды.
1.3.4 Сильное перерассеяние.
1.3.5 Наблюдаемые СР-нарушающие величины.
1.3.6 Предсказания в рамках Стандартной Модели
1.3.7 Эффекты за рамками Стандартной Модели.
1.3.8 Экспериментальные пределы асимметрии.
2 Эксперимент ИА48/2 29 2.1 Пучки и пучковый канал.
2.1.1 Первичный протонный пучок.
2.1.2 Формирование К+- и К~- пучков
2.1.3 Транспортировка одновременных К+- и К^-пучков
2.2 Распадный объём.
2.2.1 Общие характеристики распадного объёма.
2.2.2 Магнитное поле в распадном объёме.
2.3 Детекторы эксперимента NA48/2.
2.3.1 Спектрометр каонного пучка.
2.3.2 Антисчётчики AKL.
2.3.3 Магнитный спектрометр.
2.3.4 Сцинтилляционный годоскоп.
2.3.5 Жидкокриптоновый электромагнитный калориметр
2.3.6 Нейтральный годоскоп.
2.3.7 Адронный калориметр.
2.3.8 Мюонное вето.
2.3.9 Пучковый монитор.
2.4 Система запуска установки (триггер)
2.4.1 «Заряженный» триггер
2.4.2 «Нейтральный» триггер.
2.4.3 Система принятия решения.
2.4.4 Триггерная схема для К* —» я^тг^-распадов
2.5 Система сбора данных.
2.6 Набор данных.
2.6.1 Сеанс 2003 года.
2.6.2 Сеанс 2004 года.
3 Метод измерения СР-нарушения
3.1 Параметр прямого CP-нарушения.
3.2 Процедура фитирования.
3.3 Сокращение систематических эффектов.
3.3.1 Стратегия набора данных.
3.3.2 Условия сокращения систематических эффектов
3.3.3 Четверное отношение
3.3.4 Контрольные асимметрии.
3.4 Моделирование NA48/2 методом Монте-Карло.
4 Отбор событий
4.1 Сжатие данных.
4.1.1 Формат «compact».
4.1.2 Формат «supercompact».
4.1.3 Фильтрация для —► я^тг^событий.
4.2 Анализ качества данных.
4.2.1 Неэффективность триггера второго уровня.
4.2.2 «Плохие» SPS-циклы.
4.2.3 Проблемные NT-PEAK периоды
4.2.4 Неэффективные каналы в заряженном годоскопе
4.3 Реконструкция К*1 —»7г±7г07г°-событий.
4.3.1 Реконструкция треков в DCH.
4.3.2 Реконструкция в LKr
4.3.3 Кандидаты в фотоны и заряженные пионы.
4.3.4 Основная реконструкция («Реконструкция А»)
4.3.5 Дополнительные реконструкции.
4.3.6 Условия окончательного отбора.
4.4 Свойства отобранных событий.
4.4.1 Количество отобранных событий.
4.4.2 Распределения по восстановленными инвариантными массами и источники фона.
4.4.3 Далиц-плот для отобранных событий
5 Анализ отобранных событий
5.1 Измерение Ад.
5.2 Модельная зависимость результата.
5.3 Контрольная асимметрия по |г>| и измерение Afc.
5.4 Систематические неопределённости связанные с LKr
5.4.1 Способ вычисления и и его разрешение.
5.4.2 Перетекание энергии между кластерами в LKr
5.4.3 Нелинейность LKr.
5.4.4 Проекционные коррекции.
5.4.5 Юстировка LKr и DCH
5.4.6 Другие эффекты, связанные с LKr.
5.5 Триггерная эффективность.
5.5.1 Сигнал Q1.
5.5.2 Сигнал NT-(N0) PEAK.
5.5.3 Триггер второго уровня (МВХ).
5.6 Другие систематические неопределённости.
5.6.1 Калибровка магнитного спектрометра.
5.6.2 Симметризация аксептанса для заряженного трека
5.6.3 Постоянное магнитное поле в распадном объёме
5.6.4 Импульсная разница К+- и Я"~-пучков.
5.6.5 Эффект наложения ограничения на инвариантную массу 37Г.
5.6.6 Распад ж —> /л/.
5.6.7 Совпадающие по времени случайные события
5.6.8 Внешняя систематическая неопределённость . 142 5.7 Окончательный результат Ад и его обсуждение.
Открытое в 1964 году явление СР-нарушения играет центральную роль в физике высоких энергий. Интерес к этому явлению, особенно к эффектам прямого СР-нарушения, обусловлен возможностью посредством его исследования выполнить количественные проверки Стандартной Модели (СМ), а также различных гипотез за ее пределами. Кроме того, этот эффект является важным условием для объяснения барио-генезиса и эволюции Вселенной в современных космологических моделях. Поэтому исследование каждого возможного его проявления является фундаментальной физической задачей.
В каонной физике помимо уже измеренного параметра е'¡е в распадах Kiß ► 27Г, наиболее перспективными дополнительными величинами, в измерениях которых может проявляться эффект прямого СР-нарушения, являются парциальные вероятности ГИМ^подавленных распадов с участием нейтральных токов с изменением странности (К —> тп/Р), а также зарядовая асимметрия в распадах К+ и К~ на три пиона.
Цель диссертационной работы
Цель диссертационной работы — прецизионный экспериментальный поиск прямого СР-нарушения в распадах К± —> ^iftifi. Работа выполнена в рамках эксперимента NA48/2, проведённого на ускорителе SPS в Европейском центре ядерных исследований (ЦЕРН, Женева). Полученные результаты основаны на анализе рекордной статистики — 91 • 106 реконструированных и отобранных распадов исследуемого типа.
Научная новизна исследования
С наивысшей точностью, превосходящей более, чем на порядок имеющиеся экспериментальные результаты, измерен параметр прямого СР-нарушения Ад 10~4) в К* —> 7г±7г°7г°-распадах. Достигнутая точность обеспечена за счёт применения разработанного принципиально нового
1 Глэшоу-Иллиопулоса-Майани. метода сокращения основных систематических эффектов. Полученное значение Ад согласуется с предсказаниями СМ, а высокая точность его измерения впервые представляет интерес с теоретической точки зрения для критического анализа ряда теоретических моделей. Более глубокое понимание структуры далиц-плота для К*- —> л^я^я^-распадов позволило впервые измерить СР-нарушающий параметр с учётом эффектов 7Т7г-перерассеяния.
Практическая ценность работы
Результаты выполненной работы являются существенным звеном в широкой экспериментальной программе крупнейших лабораторий мира (эксперименты по физике каонов, В-мезонов, г-лептонов и, в последнее время — нейтрино) по прецизионной проверке СМ и поиску эффектов за ее пределами. На основе выполненных измерений могут быть проведены теоретические расчёты, в результате которых получены нетривиальные ограничения на параметры отдельных расширений Стандартной Модели, предсказывающих усиление СР-нарушения. Предсказательная сила результата будет расти по мере развития теоретических методов расчёта адронных поправок, затрудняющих в настоящее время связь Ад с фундаментальными параметрами теории.
Разработанный метод измерения зарядовой асимметрии, а также предложенная схема сжатия данных при работе со статистикой порядка 109 событий, могут быть использованы в будущих прецизионных экспериментах по физике частиц.
Структура диссертации
Диссертация состоит из введения, пять глав, заключения и списка цитируемой литературы, содержащего 85 наименования. Диссертация изложена на 154 страницах, включающих 76 иллюстраций и 20 таблиц.
Основные результаты работы могут быть сформулированы следующим образом.
1. Измерено значение параметра прямого СР-нарушения, характеризующего зарядовой асимметрию параметров наклона далиц-плота в распадах —> тг^-л-0. Полученный результат:
Ад = (1,8 :Ь 1,7стат. i 0,5СИСТ.) ■ 10 4 = = (1,8 ± 1,8) • 10~4. основан на анализе рекордной статистики (91 • 106 распадов) и по точности на порядок превышает результаты других экспериментов.
2. Указанная точность измерений была достигнута благодаря большой статистике, накопленной в эксперименте, и в результате сокращения систематических погрешностей из-за предложенной в работе методике анализа исследуемых спектров, а именно — путем аппроксимации так называемого четырехкратного отношения. Метод может быть применен для выполнения аналогичных задач по изучению зарядовых асимметрий в распадах элементарных частиц.
3. Проведен детальный анализ более 20 возможных остаточных систематических эффектов, который также позволил существенно ограничить систематическую погрешность параметра Ад. Впервые исследовано влияние эффекта 7Т7г-перерассеяния на измерение параметра Ад.
4. Полученные экспериментальные результаты по измерению зарядовой асимметрии согласуются с теоретическими ожиданиями в рамках Стандартной Модели. В силу своей высокой точности они могут быть использованы для ограничения параметров, лежащих в основе некоторых расширений Стандартной Модели, предсказывающих усиление эффектов СР-нарушения.
5. Развито програмное обеспечение эксперимента, позволившее провести моделирование экспериментальных условий МА48/2 методом Монте-Карло и детально исследовать ряд потенциальных систематических погрешностей. Разработана процедура сжатия и фильтрации данных, которая существенно ускорила процедуру анализа и может быть применена в аналогичных исследованиях.
Благодарности
Автор выражает благодарности:
- научному руководителю, д.ф.-м.н. проф. В.Д. Кекелидзе — за предоставленной возможностью работы в рамках эксперимента NA48/2, за постановку задачи и многочисленные обсуждения в ходе анализа;
- к.ф.-м.н. Ю.К. Потребеникову — за неоценимую помощь в организации работы и корректировку рукописи;
- к.ф.-м.н. Д.Т. Мадигожину — за множество полезных идей и помощь при получении результата в разделе 5.2;
- к.ф.-м.н. Е.А. Гудзовскому — за многочисленные обсуждения и помощь при написании некоторых разделов диссертации;
- В. Кожухарову — за техническую помощь в процессе сжатия и фильтрации данных;
- к.ф.-м.н. H.A. Молокановой — за помощь при корректировке рукописи.
- участникам коллаборации NA48/2, координировавшим анализ и проводившим независимые проверки результата, И. Микулеку (Ivan Mi-kulec), M. Соцци (Marco Sozzi), Д. Ламанна (Gianluca Lamanna) и M. Вахе (Martin Wache);
- всем участникам подготовки эксперимента NA48/2, набора, обработки и анализа данных сеансов 2003-2004 гг., а также обсуждений результатов.
Заключение
1. J. R. Batley,., S. Balev et al. NA48/2 Collaboration], «Search for direct CP-violation in K* -> AVdecays,» Phys. Lett. В 638 (2006) 22 [Erratum-ibid. В 640 (2006) 297] [arXiv:hep-ex/0606007].
2. J. R. Batley,., S. Balev et al. NA48/2 Collaboration], «Search for direct CP violating charge asymmetries in К4 —> 7г±7г+7г~ and К± —> 7г±7г°7г° decays,» направлено в EPJ, arXiv:0707.0697 [hep-ex].
3. S. Balev for the NA48/2 collaboration, «Search for direct CP-violation in К* —> 37Г decays by NA48/2,» труды конференции XXXIII International Conference on High Energy Physics (ICHEP'06), Москва, Россия, 26 июля 2 августа, 2006 г.
4. S. Balev for the NA48/2 collaboration, «Recent results from NA48,» труды конференции «Les Rencontres de Physique de la Vallée d'Aoste 2007», Jla Тюиль, Италия, 4-10 марта 2007 г.
5. Д. Р. Батли, ., С. Балев и др. «Прецизионный поиск прямого СР-нарушения в распадах К4 —> 7г±7г°7г° в эксперименте NA48/2 на SPS ЦЕРН,» Р1-2006-190, сообщение ОИЯИ, 2006.
6. S. Balev for the NA48/2 collaboration, «Search for direct CP-violation in A* —> Tr^Vdecays,» труды конференции 14th International Seminar on High Energy Physics, Quarks-2006, Санкт Петербург, Россия, 19-25 мая, 2006 г.
7. R. Brown, U. Camerini, P. H. Fowler, H. Muirhead, С. F. Powell and D. M. Ritson, «Observations with electron sensitive plates exposed to cosmic radiation,» Nature 163 (1949) 82.
8. M. Gell-Mann, «Isotopic spin and new unstable particles,» Phys. Rev. 92 (1953) 833.
9. Т. D. Lee and С. N. Yang, «Question of parity conservation in weak interactions,» Phys. Rev. 104 (1956) 254.
10. N. Cabibbo, «Unitary symmetry and leptonic decays,» Phys. Rev. Lett. 10 (1963) 531.
11. S. L. Glashow, J. Iliopoulos and L. Maiani, «Weak interactions with lepton-hadron symmetry,» Phys. Rev. D2 (1970) 1285.
12. J. H. Christenson et al., «Evidence for the 2ir decay of the meson,» Phys. Rev. Lett. 13 (1964) 138.
13. M. Kobayashi, T. Maskawa, «CP violation in renormalisible theory of weak interactions,» Progr. Theor. Phys. 49 (1973) 652.
14. A. D. Sakharov, «Violation of CP invariance, С asymmetry, and baryon asymmetry of the Universe,» JETP Lett. 5 (1967) 24.
15. A. Riotto, «Theories of baryogenesis,» hep-ph/9807454.
16. M. Fukugita, M. Yanagida, «Baryogenesis without Grand Unification,» Phys. Lett. B174 (1986) 45.
17. H. Weyl, «Symmetry,» Princeton University Press, 1952.
18. R. P. Feynman, «The Character of Physical Law,» Penguin Books, 1965.
19. F. Gieres, «About symmetries in physics,» hep-th/9712154.
20. W. M. Yao et al. Particle Data Group], «Review of particle physics,» J. Phys. G 33 (2006) 1.
21. В. C. Regan, E. D. Commins, C. J. Schmidt and D. DeMille, «New limit on the electron electric dipole moment,» Phys. Rev. Lett. 88 (2002) 071805.
22. C. S. Wu et al, «Experimental test of parity conservation in beta decay,» Phys. Rev. 105 (1957) 1413.1.idem. Phys. Rev. 106 (1957) 1361.
23. M. Goldhaber et al, «Evidence for Circular Polarization of Bremsstrahlung Produced by Beta Rays,» Phys. Rev. 106 (1957) 826.
24. JI. Д. Ландау, «Законы сохранения в слабых взаимодействиях,» ЖЭТФ 32 (1957) 405.
25. H. Burkhard et al NA31 Collaboration], «First evidence for direct CP violation,» Phys. Lett. B206 (1988) 169.
26. G. Barr et al. NA31 Collaboration], «A new measurement of direct CP violation in the neutral kaon system,» Phys. Lett. B317 (1993) 233.
27. L. K. Gibbons et al. E731 Collaboration], «Measurement of the CP violation parameter Re^/e),» Phys. Rev. Lett. 70 (1993) 1203.
28. L. K. Gibbons et al. E731 Collaboration], «CP and CPT symmetry test from the two pion decays of the neutral kaon with the Fermilab E731 detector,» Phys. Rev. D55 (1997) 6625.
29. V. Fanti et al. NA48 Collaboration], «A new measurement of direct CP violation in two pion decays of the neutral kaon,» Phys. Lett. B465 (1999) 335.
30. A. Lai et al. NA48 Collaboration], «A precise measurement of the direct CP violation parameter Re^'/e),» Eur. Phys. J. C22 (2001) 231.
31. J. R. Batley et al. NA48 Collaboration], «A precision measurement of direct CP violation in the decay of neutral kaons into two pions,» Phys. Lett. B544 (2002) 97.
32. A. Alavi-Harati et al. KTeV Collaboration], «Observation of direct CP violation in Ks,l nn decays,» Phys. Rev. Lett. 83 (1999) 22.
33. A. Alavi-Harati et al. KTeV Collaboration], «Measurements of direct CP violation, CPT symmetry, and other parameters in the neutral kaon system,» Phys. Rev. D67 (2003) 012005 [Erratum: Phys. Rev. D70 (2004) 079904].
34. B. Aubert et al. Babar Collaboration], «Observation of CP violation in the B° meson system,» Phys. Rev. Lett. 87 (2001) 091801.
35. K. Abe et al. Belle Collaboration], «Observation of large CP-violation in the neutral B meson system,» Phys. Rev. Lett. 87 (2001) 091802.
36. K. Abe et al. Belle Collaboration], «Observation of large CP violation and evidence for direct CP violation in B° —> 7r+7r- decays,» Phys. Rev. Lett. 93 (2004) 021601.
37. B. Aubert et al. Babar Collaboration], «Observation of direct CP violation in the B° K+tt~ decays,» Phys. Rev. Lett. 93 (2004) 131801.
38. I. S. Altarev et al, «New measurement of the electric dipole moment of the neutron,» Phys. Lett. B276 (1992) 242.
39. R. D. Peccei, «Reflections on the strong CP problem,» arXiv:hep-ph/9807514.
40. G. Luders, Dan. Mat. Fys. Medd. 28(5) (1954) 1
41. W. Pauli, «Niels Bohr and the developement of physics,» Pergamon Press, London, (1955) 202
42. R. Carosi et al. NA31 Collaboration], «A measurement of the phases of the CP violating amplitudes in —► 2-7T decays and a test of CPT invariance,» Phys. Lett. B 237 (1990) 303.
43. A. Angelopoulos et al. CPLEAR Collaboration], «A determination of the CPT violation parameter Re(<5) from the semileptonic decay of strangeness-tagged neutral kaons,» Phys. Lett. B 444 (1998) 52.
44. L. Wolfenstein, «Parametrization of the Kobayashi-Maskawa matrix,» Phys. Rev. Lett. 51 (1983) 1945.
45. C. Jarlskog, «Commutator of the quark mass matrices in the standard electroweak model and a measure of maximal CP violation,» Phys. Rev. Lett. 55 (1985) 1039.
46. J. R. Batley, ., S. Balev, et al. NA48/2 Collaboration], «Measurement of the Dalitz plot slope parameters of the K^ —> i^t&tT decay,» Phys. Lett. B 649 (2007) 349 [arXiv:hep-ex/0702045].
47. C. Zemach, «Three-pion decays of unstable particles,» Phys. Rev. 133 (1964) B1201.
48. T. J. Devlin, J. O. Dickey, «Weak hadronic decays: K —> 2ir and K — 3tt,» Rev. Mod. Phys. 51 (1979) 237.
49. G. D'Ambrosio, G. Isidori, A. Pugliese and N. Paver, «Strong rescattering in K —> 3-ir decays and low-energy meson dynamics,» Phys. Rev. D50 (1994) 5767.
50. G. Isidori, L. Maiani and A. Pugliese, «CP-violation in K^ —► 3tt decays and lattice QCD B-factors,» Nucl. Phys. B381 (1992) 522.
51. F. J. Gilman and M. B. Wise, «Effective Hamiltonian For Delta S = 1 Weak Nonleptonic Decays In The Six Quark Model,» Phys. Rev. D 20 (1979) 2392.
52. A. A. Belkov, A. V. Lanyov and G. Bohm, «What we have learned from direct CP violation studies in kaon decays,» Czech. J. Phys. 55 (2004) B193 arXiv:hep-ph/0311209].
53. L. Maiani, N. Paver, «СР-violation in К —► Зтг decays,» The second DAPHNE physics handbook, vol. 1 (1997).
54. A. A. Belkov et al., «On the origin of the enhancement of CP violating charge asymmetries in К± —> 37Г decays predicted from chiral theory,» Phys. Lett. B300 (1993) 283.
55. G. D'Ambrosio, G. Isidori, «CP violation in kaon decays,» Int. J. Mod. Phys. A13 (1998) 1.
56. E. Gamiz, J. Prades, I. Scimemi, «Charged kaon К —► 37Г CP violating asymmetries,» ICHEP04, Beijing, China, 16-22 Aug 2004, hep-ph/0410150.
57. G. Fâldt, E. Shabalin, «CP violation in —>■ тРтР-к^- decay,» hep-ph/0503241.
58. E. Shabalin, «On CP-odd effects in Ki —> 2тг and K^ —> 37Г decays generated by direct CP violation,» Phys. Atom. Nucl. 68 (2005) 88.
59. E. Shabalin, «CP effects K± —► it^-K^if* decays caused by different sources of CP breakdown,» препринт ИТЭФ 8-98 (1998).
60. G. D'Ambrosio, G. Isidori, G. Martinelli, «Direct CP violation in К —> 37Г decays induced by SUSY chromomagnetic penguins,» Phys. Lett. B480 (2000) 164.
61. К. M. Smith et al., «An experimental investigation of the decays К± —► ttVtt0,» Nucl. Phys. B91 (1975) 45.
62. G. A. Akopdzhanov et al. TNF-IHEP], «Measurements of the charge asymmetry of the Dalitz plot parameters for K^1 —► ^ifi-n0 decays,» Eur. Phys. J. C40 (2005) 343.
63. W. T. Ford et al., «Search for violation of CP invariance in r± decay,» Phys. Rev. Lett. 25 (1970) 1370.
64. W.-S. Choong, «А search for direct CP violation in К± —> 7r±7r±7rF decays,» University of California, Fermilab-2000-35, 2000 (диссертация).
65. R. Batley et al., Addendum 3 (to Proposal P253/CERN/SPSC) for a precision measurement of charged kaon decay parameters with an extended NA48 setup, CERN/SPSC 2000-003 (2000).
66. J. R. Batley, ., S. Balev et al NA48/2 Collaboration], «Measurements of charged kaon semileptonic decay branching fractions K*1 —> and K* 7т°е±и and their ratio,» Eur. Phys. J. С 50 (2007) 329 [arXivrhep-ex/0702015].
67. A. Masiero, P. Paradisi and R. Petronzio, «Probing new physics through mu e universality in К lu,» Phys. Rev. D 74 (2006) 011701 arXiv:hep-ph/0511289].
68. D. Munday, ., S. Balev et al., «Letter of intent to measure the rare decay K* -> t^uv at the CERN SPS,» CERN-SPSC-2004-029, CERN-SPSC-I-229, 2004.
69. D. J. Simon, CERN-PS-96-019-DI Presented at the 5th European Particle Accelerator Conference — EPAC '96, Sitges, Spain, 10 14 Jun 1996
70. E. J. N. Wilson, Prepared for CERN Accelerator School: Course on Advanced Accelerator Physics (CAS), Rhodes, Greece, 20 Sep 1 Oct 1993
71. V. Fanti et al NA48 Collaboration], «The Beam and detector for the NA48 neutral kaon CP violations experiment at CERN,» Nucl. Instrum. Meth. A 574 (2007) 433.
72. B. Peyaud et al, «KABES: a novel beam spectrometer for NA48,» Nuclear Instrum. Methods A535 (2004) 247.
73. Y. Giomataris et al, «Micromegas: a high granularity position sensitive gaseous detector for high particle flux environments,» Nuclear Instrum. Methods A376 (1996) 29.
74. E. Griesmayer et al, «Comparison of field calculations and measurements of a spectrometer magnet,» Nucl. Instrum. Methods A361 (1995) 466.
75. Vector Fields Ltd., «The OPERA 3D Reference Manual», Oxford (1992).
76. D. Bèderéde et al, «High resolution drift chambers for the NA48 experiment at CERN,» Nucl. Instrum. Methods A367 (1995) 88.
77. G. D. Barr et al, «Performance of an electromagnetic liquid krypton calorimeter based on a ribbon electrode tower structure,» Nucl. Instrum. Methods A370 (1996) 413.
78. B. Hallgren et al, «The NA48 LKR calorimeter digitizer electronics chain,» Nucl. Instrum. Methods. A419 (1998) 680.
79. N. Cabibbo, «Determination of the ao — a2 pion scattering length from К* 7r±7r°7r°decay,» Phys. Rev. Lett. 93 (2004) 121801 arXiv:hep-ph/0405001].
80. N. Cabibbo and G. Isidori, «Pion pion scattering and the К —► 37r decay amplitudes,» JHEP 0503 (2005) 021 arXiv:hep-ph/0502130].
81. G. Colangelo, J. Gasser, B. Kubis and A. Rusetsky, «Cusps in К —► Зтг decays,» Phys. Lett. В 638 (2006) 187 arXiv:hep-ph/0604084].
82. J. R. Batley,., S. Balev et al. NA48/2 Collaboration], «Measurement of the Dalitz plot slope parameters of the K* —► 7г±7г+7г~ decay,» arXiv:hep-ex/0702045.
