[論文レビュー] Has T Violation Been Seen in K Decays

I. I. Bigi, A. I. Sanda|arXiv (Cornell University)|Apr 29, 1999

Particle physics theoretical and experimental studies被引用数 1

ひとこと要約

この論文は、中性子の崩壊におけるCPT破れが現れる可能性を調査し、$K^+$と$K^-$の$\pi^+\pi^0$への崩壊率に$10^{-3}$レベルの小さな非対称性が生じると予測している。今後の実験で検証可能である。さらに、KTeV合同研究が観測した$K_L \to \pi^+\pi^-e^+e^-$におけるCPT奇対称相関は、CPT保存のもとでも成立することを示しており、このような測定だけではCPT破れを確認することはできない。

ABSTRACT

\\cpt~invariance has not been probed much below the levels at which accommodated with øt~conserving \\cpt~violating amplitudes. In that case we predict $\\frac{\\Gamma(K^+\ o\\pi^+\\pi^0)-\\Gamma(K^-\ o\\pi^-\\pi^0)} 10^{-3}$, which future experiments can exclude. The øt -odd correlation in $K_L \ o \\pi ^+\\pi ^- e^+ e^-$ measured by the KTeV collaboration would arise exactly at the same level even if øt~were conserved.

研究の動機と目的

• 現在の実験的閾値より低いレベルでのCPT破れ効果に対する中性子崩壊の感受性を評価すること。
• 観測された$K_L \to \pi^+\pi^-e^+e^-$崩壊における相関がCPT破れに起因するのか、それともCPT保存のもとでも生じるのかを特定すること。
• CPT破れモデルに基づき、$K^+ \to \pi^+\pi^0$および$K^- \to \pi^-\pi^0$崩壊における測定可能なCPT破れ非対称性を$10^{-3}$レベルで予測すること。
• 今後の実験でCPT破れを除外または確認できる、検証可能な予測を提供すること。

提案手法

• 低レベルでのCPT破れを仮定した$K^+ \to \pi^+\pi^0$および$K^- \to \pi^-\pi^0$崩壊振幅の分析。
• 有効場理論的手法を用いて中性子系におけるCPT破れ相互作用をモデル化。
• $\Gamma(K^+ \to \pi^+\pi^0) - \Gamma(K^- \to \pi^-\pi^0)$の予測された崩壊幅の差を計算し、$10^{-3}$レベルの非対称性を導出。
• 予測された$K_L \to \pi^+\pi^-e^+e^-$におけるCPT奇対称相関とKTeVが観測した測定値を比較し、そのCPT保存的起源を評価。
• CPTが保存されている場合でも観測された$e^+e^-$相関が現れる条件を導出。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 中性子崩壊におけるCPT破れ効果は、崩壊率非対称性の$10^{-3}$レベルで検出可能か？
• RQ2 CPT保存的ダイナミクスによって$K_L \to \pi^+\pi^-e^+e^-$におけるCPT奇対称相関はどの程度説明可能か？
• RQ3 KTeVが$K_L \to \pi^+\pi^-e^+e^-$における$e^+e^-$相関を観測したことは、CPT破れの十分な証拠となるか？
• RQ4 CPT破れモデルのもとで、$K^+ \to \pi^+\pi^0$と$K^- \to \pi^-\pi^0$の崩壊率差の予測された大きさはどの程度か？
• RQ5 今後の実験は、$K^+ \to \pi^+\pi^0$崩壊における予測されたCPT破れ非対称性を除外できるか？

主な発見

• この論文は、$K^+ \to \pi^+\pi^0$および$K^- \to \pi^-\pi^0$の崩壊率に$10^{-3}$レベルのCPT破れ非対称性を予測している。
• この予測された非対称性は、今後の高精度実験で測定可能である。
• KTeV合同研究が観測した$K_L \to \pi^+\pi^-e^+e^-$におけるCPT奇対称相関は、CPT保存の下でも生じる。
• したがって、KTeVの測定だけではCPT破れの証拠とはならない。
• 観測された$e^+e^-$相関は、予測されたCPT破れ効果と同程度のCPT保存的ダイナミクスと整合的である。
• この論文は、実験的に検証可能なCPT破れの予測を提供しており、中性子系におけるCPT破れを除外または確認できる。