[論文レビュー] Search for the decay K_L-> pi^0 nu nubar

J. R. Adams|arXiv (Cornell University)|Jun 8, 1998

Particle physics theoretical and experimental studies被引用数 13

ひとこと要約

本論文は、フェルミラブのKTeV実験において、孤立したπ⁰と整合する二光子イベントを用いて、K_L → π⁰νν̄の希少崩壊の探索を報告している。解析では背景の期待値と整合する1件の候補イベントが観測され、90%信頼水準における上界はB(K_L → π⁰νν̄) < 1.6 × 10⁻⁶であった。

ABSTRACT

We report on a search for the rare decay K_L -> pi^0 nu nubar in the KTeV experiment at Fermilab. We searched for two-photon events whose kinematics were consistent with an isolated pi^0 coming from the decay K_L -> pi^0 nu nubar. One candidate event was observed, which was consistent with the expected level of background. An upper limit on the branching ratio was determined to be B(K_L -> pi^0 nu nubar) < 1.6E-6 at the 90% confidence level.

研究の動機と目的

• 標準模型を超える新しい物理を強く感受する、希少崩壊K_L → π⁰νν̄を探索すること。
• このフラーバー変換中性荷電現在の崩壊の分岐比に関する標準模型の予測を検証すること。
• 顕著な信号が観測されない状況において、分岐比の厳密な上界を設定すること。
• 希少ケイオン崩壊を通じて、標準模型を超える物理の制約を強化すること。

提案手法

• フェルミラブのKTeV実験から得た二光子イベントを解析し、K_L → π⁰νν̄の運動量的特徴を特定した。
• 二つの光子から再構成された孤立したπ⁰を持つイベントを選別し、崩壊の運動量的性質と整合した。
• 他の過程からのバックグラウンド寄与を低減するためのイベント選別基準を用いた。
• コントロールサンプルとモンテカルロシミュレーションに基づいてバックグラウンド推定を実施した。
• 頻度主義的統計的手法を用いて、90%信頼水準における分岐比の上界を計算した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 KTeV実験で測定された希少崩壊K_L → π⁰νν̄の分岐比は何か？
• RQ2 期待されるバックグラウンドレベルを上回るK_L → π⁰νν̄の顕著な信号は存在するか？
• RQ3 観測データはこの崩壊の標準模型予測をどのように制約するか？
• RQ4 90%信頼水準におけるK_L → π⁰νν̄の分岐比に設定できる上界は何か？

主な発見

• K_L → π⁰νν̄の探索において、背景の期待値と整合する1件の候補イベントが観測された。
• 観測されたイベント数は、予測されたバックグラウンドと顕著に高いものではなかった。
• 90%信頼水準における分岐比の上界としてB(K_L → π⁰νν̄) < 1.6 × 10⁻⁶が設定された。
• この結果は、この希少崩壊モードにおける標準模型の予測と整合している。
• 上界は、このフラーバー変換中性荷電現在過程における新しい物理の寄与に対する制約を強化した。