Das NA48/2-Experiment - Messung geladener Kaonzerfälle



Überblick


In den Jahren 2003 und 2004 wurden im Nachfolgeexperiment NA48/2 K+- und K--Zerfälle aufgezeichnet. Hauptziel ist die Suche nach direkter CP-Verletzung in einer Asymmetrie zwischen K+ und K- im Dalitzplot von K -> 3 π-Zerfällen. Dazu wurden gleichzeige K+ und K--Strahlen erzeugt und symmetrisch in die Zerfallsregion gelenkt. Insgesamt wurden ca. 4 Milliarden K -> 3 π-Zerfälle rekonstruiert und aufgezeichnet.

Mit diesem Datensample konnten Grenzen auf direkte CP-Verletzung bei geladenen Kaonen von wenigen 10-4 gesetzt werden. Da nicht nur 3 π-Zerfälle aufgezeichnet wurden, besitzt NA48/2 den weltweit größten Datensatz an seltenen K+/K--Zerfällen. Viele weitere Zerfälle können daher mit hoher Präzision untersucht werden.

Ein weiteres wichtiges Ziel des NA48/2-Experiments ist die Messung von S-Wellen-π π-Streulängen. Diese sind eng mit dem sogenanten Quarkkondensat verknüpft, einem fundamentalen Parameter der chiralen Störungstheorie. Nur falls das Quarkkondensat - das nicht vorhergesagt ist und gemessen werden muss - groß genug ist, ist die Entwicklung nach Impulsen in der ChPT erlaubt. In Ke4-Zerfällen (K+ -> π+ π- e+ ν) und in den Zerfällen K+ -> π+ π0 π0 können π π-Streulängen genau gemessen werden. Im Zerfall K+ -> π+ π0 π0 geschieht dies über einen sogenannten Wigner-Cusp an der Schwelle von m(π0 π0) = 2 * m(π+), der überraschend entdeckt wurde.

Außer den oben genannten werden diverse seltene und seltenste Zerfälle geladener Kaonen untersucht. Dabei ist in fast allen Analysen der Datensatz um etwa zwei Größenordnungen größer als in vorherigen Messungen.

Schließlich werden Messungen der semileptonischen Zerfälle durchgeführt um den CKM-Parameter |Vus| auch in zerfällen geladener Kaonen zu bestimmen.


Datenauswertung mit Mainzer Beteiligung


Viele Resultate des NA48/2-Experiments sind bereits publiziert oder auf Konferenzen vorläufig vorgestellt worden. Die Mainzer Arbeitsgruppe war oder ist zur Zeit an den folgenden Datenauswertungen beteiligt:

  • Suche nach direkter CP-Verletzung in Zerfällen K+- -> π+- π0 π0
  • Messung der Formfaktoren des Zerfalls K+ -> π+ π- e+ ν und der S-Wellen-π π-Streulängen a00 und a02
  • Messung der Rate und des Formfaktors des Zerfalls K+ -> π0 π0 e+ ν
  • Messung der Rate und der Formfaktoren des Zerfalls K+ -> π+ π- μ+ ν
  • Messung des Zerfalls K+ -> π+ γ γ
  • Erste Messung des Zerfalls K+ -> π+ γ e+ e-
  • Messung der Rate und der Formfaktoren des Zerfalls K+ -> π+ e+ e-
  • Messung des π0-Doppeldalitzzerfalls nach e+ e- e+ e- und Bestimmung der Parität des π0.