Die Experimente NA48 und NA62 am CERN

Zur Zeit befindet sich ein neues Experiment (NA 62) in der Design- und Entwicklungsphase. Dieses Experiment soll etwa 100 Zerfälle des sehr seltenen Zerfall K⁺ -> π⁺ ν ν messen.

Überblick

Das NA48-Experiment befindet sich am SPS-Speicherring am CERN in Genf und untersucht Zerfälle von K-Mesonen und Hyperonen. Besonders im Vordergrund steht dabei die Messung von und Suche nach direkter Verletzung der CP-Symmetrie in den verschiedenen Kaonzerfällen: Die Untersuchung der Symmetrieverletzung unter Raumspiegelung P und Teilchen-Antiteilchen-Austausch C ist von sehr großem Interesse und kann Aufschluss geben über die Struktur der schwachen Wechselwirkung, möglicher neuer Physik jenseits des Standardmodells und die Frage der beobachteten Materie-Antimaterie-Asymmetrie des Universums. Bis vor kurzem waren neutrale Kaonen die einzigen Teilchen, bei denen die Verletzung der CP-Symmetrie nachgewiesen wurde.

Des Weiteren eignen sich semileptonische Kaonzerfälle bestens zur Messung des Kobayashi-Maskawa-Matrixelements |V_us|, des sogenannten Cabibbo-Winkels. Das NA48-Experiment hat mehrere der weltbesten Messungen dieses Parameters durchgeführt. Schließlich werden extrem seltene Kaonzerfälle bis hinunter zu Verzweigungsverhältnissen von 10^-9 (1 Zerfall in 1 Millarde!) untersucht. Neben einem tieferen Verständnis der schwachen Wechselwirkung interessiert hier vor allem die Untersuchung von Parametern der chiralen Störungstheorie (ChPT). So wurden die genauesten Messungen der π-π-Streulängen, und damit des führenden ChPT-Parameters <0|qq|0>, von NA48 in Zerfällen geladener Kaonen durchgeführt.

Neustes Ergebnis ist eine Präzisionsmessung der relativen Verzweigungsverhältnisse des geladenen Kaons in ein Elektron-Neutrinopaar, bzw. Myon-Neutrinopaar diese wurde zu (2.500 +/- 0.016 ) x 10^-5 bestimmt.

NA48 - Ein Detektor für drei Experimente

Die erste Datennahme des NA48-Experiments fand im Jahr 1997 statt. Bis einschließlich dem Jahr 2001wurden simultan K_L- und K_S-Zerfälle aufgezeichnet, um den Parameter Re(ε'/ε) der direkten CP-Verletzung bei neutralen Kaonen zu messen. Außerdem wurden diverse seltene und seltenste K_L-Zerfälle gemessen.

Im Jahr 2002 wurde im NA48/1-Experiment die Strahlführung geändert, um eine etwa 200fache Intensität der K_S-Mesonen zu erhalten und seltene K_S- und Hyperonzerfälle untersuchen zu können. Das Experiment besitzt die weltweit größte Datenmenge an K_S- und Ξ⁰-Zerfällen.

In den Jahren 2003 und 2004 schließlich wurde wiederum die Strahlführung geändert, um im NA48/2-Experiment Zerfälle geladener Kaonen zu studieren. Hauptziel ist die Suche nach CP-Verletzung in K⁺- und K^--Zerfällen, außerdem werden diverse seltener K⁺- und K^--Zerfälle untersucht. Mit dem NA48/2-Experiment wurde die Datennahme abgeschlossen.