[论文解读] 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 1

一句话总结

本文研究了CPT破坏是否可能在奇异强子衰变中表现出来，预测在$K^+ \to \pi^+\pi^0$与$K^- \to \pi^-\pi^0$衰变中，衰变速率的不对称性水平为$10^{-3}$，未来实验可对此进行检验。此外，本文进一步表明，KTeV合作组观测到的$K_L \to \pi^+\pi^-e^+e^-$中的CPT奇相关性，在CPT守恒下依然存在，这意味着仅凭此类测量无法确认CPT破坏。

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.

研究动机与目标

• 评估奇异强子衰变对低于当前实验阈值的CPT破坏效应的敏感性。
• 确定在$K_L \to \pi^+\pi^-e^+e^-$衰变中观测到的相关性是否可归因于CPT破坏，或是否可能在CPT守恒下产生。
• 预测在$K^+ \to \pi^+\pi^0$与$K^- \to \pi^-\pi^0$衰变中，CPT破坏导致的可测量不对称性，其量级为$10^{-3}$。
• 为未来实验提供可检验的CPT破坏预测，以排除或确认奇异强子系统中的CPT破坏。

提出的方法

• 在低水平CPT破坏的假设下，分析$K^+ \to \pi^+\pi^0$与$K^- \to \pi^-\pi^0$衰变振幅。
• 使用有效场论技术，对奇异强子体系中的CPT破坏相互作用进行建模。
• 计算衰变宽度之差$\Gamma(K^+ \to \pi^+\pi^0) - \Gamma(K^- \to \pi^-\pi^0)$，得出$10^{-3}$量级的不对称性。
• 将预测的$K_L \to \pi^+\pi^-e^+e^-$中的CPT奇相关性与KTeV实验观测结果进行比较，评估其CPT守恒起源。
• 推导出在CPT守恒下，观测到的$e^+e^-$相关性仍可能出现的条件。

实验结果

研究问题

• RQ1 奇异强子衰变中的CPT破坏效应是否可在$10^{-3}$量级的衰变速率不对称性中被探测到？
• RQ2 在$K_L \to \pi^+\pi^-e^+e^-$衰变中，CPT奇相关性在多大程度上可由CPT守恒动力学解释？
• RQ3 KTeV在$K_L \to \pi^+\pi^-e^+e^-$衰变中观测到的$e^+e^-$相关性是否足以作为CPT破坏的证据？
• RQ4 在CPT破坏模型下，$K^+ \to \pi^+\pi^0$与$K^- \to \pi^-\pi^0$衰变速率差的预测量级是多少？
• RQ5 未来实验能否排除$K^+ \to \pi^+\pi^0$衰变中预测的CPT破坏不对称性？

主要发现

• 本文预测$K^+ \to \pi^+\pi^0$与$K^- \to \pi^-\pi^0$衰变中存在$10^{-3}$量级的CPT破坏不对称性。
• 该预测的不对称性处于未来高精度实验的探测范围内。
• 即使CPT守恒，KTeV合作组观测到的$K_L \to \pi^+\pi^-e^+e^-$中的CPT奇相关性依然会出现。
• 因此，仅凭KTeV测量结果无法作为CPT破坏的证据。
• 观测到的$e^+e^-$相关性与CPT守恒动力学一致，其量级与预测的CPT破坏效应相当。
• 本文为奇异强子衰变中的CPT破坏提供了可证伪的预测，可通过实验进行检验。