2008/11/06 Tohoku Y.Sato

1. Measurement of the absolute branching ratio for the dominant KL decays, the KL lifetime, and Vuswith the KLOE detector 2008/11/06 Tohoku Y.Sato

2. DAΦNE (フラスカーティ、イタリア) • 電子・陽電子加速器 e+e- → Φ ( ~ 1020 [MeV] ) • Φ factory … K中間子のpure source • ほぼ静止したΦが生成される。( PΦ ~ 12 [MeV] ) • Φ → KL KS, K+ K- • Kのエネルギーは monochromatic ( PK0 ~ 110 [MeV] )。 • 中性K中間子系による直接的CPの破れ ( KL → 2π0 ) の探索

3. KLOE detector • Drift chamber (DC) • 半径 2 [m], 長さ 3.3 [m] • Momentum resolution • Spatial resolution ~ 3 [mm] • Electromagnetic calorimeter (EMC) • 半径 3.25 [m], 長さ 3.25 [m] • Energy resolution • Time resolution • Trigger • カロリーメーターにThreshold 以上の2つのエネルギーデポジット → start • カロリーメーターの最外面でthreshold以上のエネルギーデポジット → reject

4. Intro • 目的: KLの “absolute” な分岐比、寿命の測定 • Semileptonic KL decay rate から | Vus | が求められる。 • KL tag • Φ → KL KS ( → π+ π- ) • KSが π+π- に崩壊するのを見つけることによってKLをタグする。 • KLの崩壊モード • Charged : π±e±ν, π±μ±ν, π±π± π0, • Neutral : π0π0π0 それそれのモードに崩壊したKLの数の比を調べる。 （acceptance, reconstruction efficiency, backgroundを修正） • データ( 2001 ~ 2002 ) • Integrated luminosity L ~ 328 [pb-1] • 109 個のΦ中間子

5. Tagging uncertainties どのモードに崩壊するか？ カロリーメーターで反応するか？ etc… • tagging efficiency ( KS → π+ π- ) はKLの振る舞いに依存。 • “ tag bias ” で補正（ εtag,f / εtag,tot） • Ntag : タグしたKLの数 • Nf : KLが終状態 f に崩壊した数 • εrec,f : rerconstruct efficiency • εFV : FVのgeometrical efficiency (生成されたKLがFV中で崩壊する割合) → 後で説明。

6. KL tag by KS → π+ π - rxy < 10cm Δz < 20 cm • 候補: 反対の曲率の２本のトラックをもつ、IP 付近のバーテックス • | m ( π+π- ) - mK0 | < 5 [MeV/c2] • | Σ ( p+ + p- ) | - pK < 10 [MeV/c] • KLのtagging lineを求める。 • KSの decay vertex と、momentum を求める。 • Φ の vertexを求める。 • KLの momentumを求める。 π+ KS KL e+ × e- × (Φ) π-

7. tag bias • 要因 • KLの崩壊モードによってカロリーメーターの トリガー効率が変わるため。(下図) • Chamberの中の他のトラックの存在により reconstruction efficiencyが変わるため。 π0π0π0π+π-π0 π±e±νπ±μ±ν nuclear interaction

8. dc [cm] ℓc [cm] × rxy [cm] rxy [cm] KL decay into charged particles • KLから崩壊してきたトラックの候補 dc < 0.03 rxy + 3 - 20 < ℓc < 25 [cm] dc : トラックのフィット線とバーテックスの距離 ℓc: フィット線を予想して伸ばした距離 dc [cm] ℓc [cm] rxy ・ 25 [cm]

9. π±e± ν KL → π±μ± ν π±π± π0 two tracks missing track e- KL ν π+ Identification of KL decays into charged particles • Δμπ = | Pmis | - Emis • ２つのトラックに μ±と π± の質量をassignする。 絶対値の小さい方を Δμπ の値とする。 Emis = Etr1 + Etr2 - EKL Pmis = Ptr1 + Ptr2 - PKL

10. KL vertex × RKL KL → π0 π0 π0 decay • 探し方 • KLの崩壊点 はγ がカロリーメーターに届いた時刻から求まる。 • ２つの γ のペアを組み、近いものを ”chain” でつないでいく。 γ hit on the calorimeter × Φ vertex × KL tagging line

11. KL → π0π0π0 decay • Cut • KLの崩壊点から生じた20 [MeV] 以上のγが少なくとも３つ。 • バックグラウンド : “ KL → π+ π- π0 ” + machine background • γ の数が 3 or 4 個の ”chain” に対して • Eγ,max > 50 [MeV] • 一番隣接しているクラスターを２つ選び、以下を満たす者は拒否。 • Emin < [ 70 + 250( |cosθ| -1 ) ] MeV • |cosθ| > 0.9 θ : クラスターのpolar angle • γ の数が 3 個の ”chain”に対して • KLの崩壊点のRMSが 1.2 以下

12. +) other mode 0.0036 1.0104 ± 0.0018 stat ± 0.0074syst Results • Absolute KL branching ratios • 13×106 個のKL events が得られた。 • ΤKL = 51.54 ± 0.44 [ns] を用いて、absolute branching ratios を求める。 • KL branching ratios and lifetime • Branching ratio の和が 1 になるようにして、KL のlifetime を求める。 • τKL = 50.72 ± 0.11stat ± 0.13syst-stat ± 0.33syst [ns]

13. Fiducial-volume efficiency (εFV) drift chamberの中 35< rxy ≡ √x2+y2 < 150 cm, |z| < 120 cm (x,y,z) … KLのdecay vertex • FV efficiency … 生成された KL が FV 中で崩壊する割合。 • KLのlifetimeに依存している。 • ５０ [ns]の周りでは線形依存性。 • εFV / ε0FV = 1 + 0.0128 [ τ0 - τ ] • Τ0 = 51.7 [ns]

14. Results • Rμ,e = Γ (Kμ3) / Γ (Ke3) • 今回の結果から計算 　→ Rμ,e = 0.6734 ± 0.0059 • form - factor slope f0から計算 →Rμ,e = 0.6640 ± 0.0040 • R3π = BR (KL → π0π0π0) / BR (KL → π+π-π0) • 今回の結果から計算 → R3π = 1.582 ± 0.027 • R3π = 1.579 • | Vus | • semileptonic decay rate Γ ( Kℓ3(γ) ) から計算できる。 • | Vus | = 0.2257 ± 0.0022 • 他の実験から計算 ( | Vud | = 0.9740 ± 0.0005 ) • | Vus | = 0.2265 ± 0.0021

15. Backup