[论文解读] 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 13

一句话总结

本文在费米实验室的KTeV实验中，针对稀有衰变K_L → π⁰νν̄展开了搜索，利用与孤立π⁰一致的双光子事例。分析结果显示一个候选事例，与背景预期一致，因此在90%置信水平下，分支比的上限为B(K_L → π⁰νν̄) < 1.6 × 10⁻⁶。

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.

研究动机与目标

• 搜索稀有衰变K_L → π⁰νν̄，该过程对标准模型之外的新物理极为敏感。
• 检验标准模型对该味改变中性流衰变分支比的预测。
• 鉴于未观测到显著信号，设定分支比的严格上限。
• 通过稀有奇异强子衰变，加强对标准模型之外物理的约束。

提出的方法

• 分析费米实验室KTeV实验中的双光子事例，以识别K_L → π⁰νν̄的运动学特征。
• 选择通过两个光子重建出孤立π⁰的事例，且与衰变运动学一致。
• 采用事例选择标准以抑制其他过程带来的本底贡献。
• 基于控制样本和蒙特卡罗模拟进行本底估计。
• 使用频率学统计方法，在90%置信水平下计算分支比的上限。

实验结果

研究问题

• RQ1 在KTeV实验中，稀有衰变K_L → π⁰νν̄的分支比是多少？
• RQ2 在预期本底水平之上，是否存在K_L → π⁰νν̄的显著信号？
• RQ3 观测数据如何约束该衰变的标准模型预测？
• RQ4 在90%置信水平下，K_L → π⁰νν̄的分支比上限是多少？

主要发现

• 在K_L → π⁰νν̄的搜索中观察到一个候选事例，与预期本底水平一致。
• 观测到的事例数并未显著高于预测的本底水平。
• 在90%置信水平下，设定分支比上限为B(K_L → π⁰νν̄) < 1.6 × 10⁻⁶。
• 该结果与标准模型对该稀有衰变模式的预测一致。
• 该上限改善了对新物理对这一味改变中性流过程贡献的约束。