Im Standardmodell der Teilchenphysik beträgt die Wahrscheinlichkeit, dass dieser Zerfall auftritt, weniger als eins zu 10 Milliarden.
Genf, 25. September 2024. In Seminar Auf einer Konferenz am CERN diese Woche gab das NA62-Team die eindeutige Bestätigung eines äußerst seltenen Zerfalls eines positiv geladenen Kaons in ein positiv geladenes Pion und ein Neutrino-Antineutrino-Paar bekannt. Bei Experimenten mit NA62 wurde dieser Prozess bereits zuvor gemessen und nachgewiesen, aber dies ist das erste Mal, dass er mit einer statistischen Signifikanz von fünf Standardabweichungen gemessen wurde, was über dem Schwellenwert liegt, der traditionell erforderlich ist, um eine Entdeckung in der Teilchenphysik bekannt zu geben.
Symbolisiert durch K+→π+Tatsächlich gehört dieser Zerfall zu den seltensten Teilchenprozessen, die jemals beobachtet wurden: Im Standardmodell der Teilchenphysik wird erwartet, dass weniger als eines von 10 Milliarden positiv geladenen Kaonen auf diese Weise zerfällt.
„Diese Beobachtung ist der Höhepunkt eines Projekts, das vor mehr als einem Jahrzehnt begann“, sagt Giuseppe Ruggiero, Sprecher von NA62, „der nach Auswirkungen in der Natur sucht, deren Auftreten 10 % beträgt.“-11 „Es ist eine faszinierende und herausfordernde Erfahrung. Nach harter und sorgfältiger Arbeit können wir endlich den Prozess sehen, für dessen Beobachtung NA62 entworfen und gebaut wurde.“
Aber warum suchen Physiker nach einem Prozess, der so selten vorkommt? Der Grund dafür ist, dass theoretische Modelle darauf hinweisen, dass K+→π+Der νν-Zerfall reagiert äußerst empfindlich auf Abweichungen von den Vorhersagen des Standardmodells, was ihn zu einem der interessantesten Prozesse bei der Suche nach Beweisen für neue Physik jenseits des Standardmodells macht.
Durch die Analyse der vom NA62-Detektor zwischen 2016 und 2022 gesammelten Daten haben NA62-Forscher den Kaliumspiegel gemessen.+ Auf diese Weise erfolgt die Zersetzung 13.0 +3,3
-2.9 × 10-11. Mit einer relativen Genauigkeit von 25 % ist dies die genaueste Messung von K+→π+Noch keine Zersetzung.
Das Ergebnis ist etwa 50 % größer als die Vorhersage des Standardmodells, stimmt aber angesichts der Gesamtunsicherheit damit überein. Während die Datenerfassung fortgesetzt wird, sollte NA62 in den nächsten Jahren in der Lage sein, die Möglichkeit neuer Physik in diesem Zerfall zu testen.
„Die Suche nach Hinweisen auf neue Physik in diesem Zerfall erfordert mehr Daten, aber dieses Ergebnis stellt einen Sprung nach vorne dar und verstärkt das starke Interesse an dieser Forschungsrichtung weiter“, sagt Karim Masri, Physikkoordinator bei NA62.
Im NA62-Experiment werden Kaonen erzeugt, indem ein hochintensiver Protonenstrahl vom Protonenhyperbeschleuniger des CERN auf ein festes Ziel trifft. Dadurch entstehen pro Sekunde etwa eine Milliarde Sekundärteilchen, die zum NA62-Detektor fliegen. Etwa 6 % dieser Teilchen sind positiv geladene Kaonen. NA62 erkennt Kaon-Zerfallsprodukte genau und identifiziert und misst alle resultierenden Teilchen mit Ausnahme von Neutrinos, deren Existenz aus ihrer verlorenen Energie abgeleitet wird.
Ausschlaggebend für das Erreichen dieses Ergebnisses waren die Daten aus den Jahren 2021 und 2022, die nach Abschluss der Detektor-Upgrades gewonnen wurden, die es NA62 ermöglichten, mit einer um 30 % höheren Strahlintensität zu arbeiten. In Kombination mit Verbesserungen bei den Datenanalysetechniken haben diese Hardware-Upgrades dazu geführt, dass Signalkandidaten 50 % schneller als zuvor erfasst werden konnten, während gleichzeitig neue Tools zur Unterdrückung von Hintergrundprozessen hinzugefügt wurden, die K imitieren können.+→π+Wir werden schlank.
„Diese Messung basiert auf der Identifizierung eines von 10 Milliarden K.+ „Wir arbeiten daran, die Zerlegung zu identifizieren, die unser Signal darstellt, und sicherzustellen, dass es sich nicht um eine der anderen Zerlegungen handelt, die das Signal nachahmen könnten“, sagt der leitende Datenanalyst Joel Sollaw. „Die gesamte Zusammenarbeit mit NA62 hat dieses nahezu unmögliche Ergebnis möglich gemacht.“
