CP-нарушение в редких распадах мезонов

• Автор: Брагута, Виктор Валериевич
• Шифр специальности: 01.04.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Долгопрудный
• Количество страниц: 78 с. : ил.

СР нарушение в редких распадах мезонов.
1 Введение
2 Поперечная поляризация мюона в Кп-у распаде
2.1 Введение
2.2 Поперечная поляризация на древесном уровне
2.3 Поперечная поляризация мюона на однопетлевом уровне
2.4 Поперечная поляризация в различных расширениях СМ
2.5 Заключение
3 Т-нечетная корреляция
3.1 Введение
3.2 Т-нечетная корреляция в СМ
3.3 Модельно независимый подход при изучении Т-нечетной корреляции
3.4 Т-нечетная корреляция в различных моделях
3.5 Заключение
4 Поперечная поляризация лептона в процессе В —* Віщ за счет электромагнитного взаимодействия в конечном состоянии
4.1 Введение
4.2 Формфакторы исследуемого процесса
4.3 Поперечная поляризация лептона
4.4 Заключение
5 Изучение электромагнитного формфактора пиона
5.1 Введение
5.2 Вывод правил сумм КХД
5.3 Численные результаты
5.4 Заключение
6 Заключение
7 Приложение
7.1 Вычисление интегралов для распада К+ —»/и/7
7.2 Аналитическое выражение поперечной поляризации
7.3 Вычисление формфакторов Р и Т.,
7.4 Вычисление интегралов для распадов В -+
7.5 Вычисление поперечной поляризации

1 Введение
Общая характеристика работы
Актуальность темы
В 1964 году в распаде А£,-мезона[1] было обнаружено нарушение СР-симметрии. С тех пор, поиск эффектов СР-нарушения в различных физических явлениях стал очень популярным. К настоящему времени накопилось огромное количество различных явлений, в которых эффекты СР-нарушения либо проявляют, либо могут проявить себя. Среди таких исследований можно отметить поиск дипольного момента нейтрона, изучение е'/е, измерение всевозможных асимметрий в различных распадах и т.д. [2]. И все эти исследования проводятся для того, чтобы ответить на вопрос: какой механизм лежит в основе СР-нарушения?
В Стандартной Модели(СМ) СР-нарушение вводится в теорию с помощью комплексности матрицы Кабояши-Москава[3], где эффекты СР-нарушения параметризуются одним единственным параметром. При этом, все до сих пор обнаруженные эффекты СР-нарушения, достаточно хорошо описываются этим параметром[4]. Однако, никто не знает изменится ли это положение по мере накопления экспериментальных данных.
В настоящее время существует достаточно большое количество моделей, которые предлагают альтернативные механизмы СР-нарушения и могут описать современные экспериментальные данные. Как правило, в таких моделях эффекты СР-нарушения значительно богаче СМ. Так, например, в Лево-Право симметричных моделях[5] СР-нарушение может появиться как в левом, так и правом секторах теории, где существуют свои ККМ матрицы. Хотя предложенные модели сильно различаются как во внутренней структуре, так и предсказаниях, сейчас нет возможности отдать предпочтение какой-либо из них, используя экспериментальные данные. Поэтому, множество усилий различных научных коллективов прикладывается к получению дополнительных экспериментальных данных, которые смогли бы подтвердить одни и опровергнуть другие модели СР-нарушения.
Какие бы исследования не предпринимались в этой области, ясно, что при измерениях каких-либо физических величин, экспериментальные данные будут содержать в себе как вклад СМ, так и возможную новую физику. В таких исследованиях особую важность представляют процессы, в которых вклад Стандартной Модели в наблюдаемые величины подавлен, что
значительно повышает вероятность найти эффекты новой физики. Примером такой экспериментально наблюдаемой величины является поперечная поляризация мюона в распаде К+ —► тг°/лм [6]. В этом процессе в рамках СМ поперечная поляризация мюона отсутствует на древесном уровне. Ненулевой вклад СМ появляется за счет эффектов взаимодействия в конечном состоянии, вследствие чего, вклад СМ в поперечную поляризацию мюона подавлен. В распаде К+ —> 7г°/л/ поперечная поляризация лепто-на в СМ составляет величину 5 х 10-6[7, 8]. В отличие от СМ, в некоторых ее расширениях ненулевая поляризация появляется уже на древесном уровне[9]. Малый вклад СМ в поперечную поляризацию мюона делает распад К+ —> 7г°дм чрезвычайно интересным для экспериментальных групп.
Помимо малого вклада СМ, у поперечной поляризации есть еще одно значительное преимущество перед подобными исследованиями. Дело в том, что используя киральную теорию возмущений[10] можно достаточно точно оценить этот вклад, что является очень важным вопросом в такого рода поисках. Ошибка таких вычислений составляет ~ 20%. В других исследованиях такие вычисления сильно затруднены, т.к. далеко не всегда есть возможность провести надежные вычисления в рамках КХД.
В настоящее время на эксперименте КЕК-Е246 проводится измерение поперечной поляризации мюона в процессе К+ —> тт0/ли, где получен следующий результат[6]:
Рт = (-1.12 ± 2.17(стат.) ± 0.90(сист.)) х КГ3. (1)
Эти данные пока не дают возможности утверждать, присутствует или нет новая физика в этом распаде, но используя их, возможно поставить достаточно жесткие ограничения на параметры различных расширений СМ.
К сожалению, несмотря на ряд преимуществ изучения поперечной поляризации мюона в распаде К+ —* тг°ци, у этого распада имеется существенный недостаток. Как было показано в [9], этот распад чувствителен только к скалярной константе эффективного лагранжиана, т.е. в этом эксперименте невозможно увидеть целый класс расширений СМ.
Этот недостаток устраняется при изучении поперечной поляризации мюона в К+ —> ци'у распаде. Как было показано в работе[11], в этом распаде возможно изучение достаточно широкого класса расширений СМ. Однако, прежде чем делать утверждение о том, на сколько этот распад подходит для поиска эффектов новой физики, необходимо посчитать величину "ложной"поперечной поляризации в рамках СМ. Как уже отмечалось выше, в СМ поперечная поляризация появляется за счет эффекта электромагнитного взаимодействия в конечном состоянии. Попытки провести

5 Изучение электромагнитного формфактора пиона
5.1 Введение
Как уже отмечалось выше, экспериментальные данные о формфакторах нельзя назвать удовлетворительными, для изучения поперечной поляризации лептона. Изучая распределение продуктов распада К+ —* дму, можно получить следующие ограничения [34]:
|Ра + Рь| = 0.165 ± 0.013 -0.24 <Ра-Ру< 0.04 (82)
Как видно из этих данных, нет возможности не только измерить формфакторы Ру, Та с хорошей точностью, но и определить знак суммы формфакторов. Вне всякого сомнения, такая неопределенность в формфакторах даст вклад в значение поперечной поляризации мюона в распаде К+ —> ри'у. Однако, как было показано в работе [27] этот недостаток, т.е. сильную зависимость величины поперечной поляризации от формфакторов Ра, Ей, можно использовать для определения самих этих формфакторов.
В 0(р4) приближении киральной теории возмущений эти формфакторы не зависят от переданного импульса, однако в следующем приближении эта зависимость появляется. К сожалению, в настоящее время нет расчетов для этих формфакторов на уровне 0(р6) и, при необходимости учесть эту зависимость, используют модель векторно мезонной доминантности. Экспериментальные данные, полученные при изучении формфакторов Ра в распадах К+ —> рие+е~,К+ —► рир+р~ пока удовлетворяют этой модели[35], хотя и не дают возможности определить область ее применимости.
Другим фомфактором, где модель векторно мезонной доминантности используется и хорошо себя зарекомендовала является электромагнитный формфактор пиона. Раскладывая выражение для формфактора пона в рамках модели векторно мезонной (МВМД) доминантности, можно получить достаточно хорошее предсказание для электромагнитного радиуса пиона. Таким образом, в пределе Ор —> 0 данная модель дает хорошие результаты.
В другом предельном случае <32 —► сю формфактор, предсказанный в рамках МВМД, ведет себя как т2/<52- Такое поведение формфактора находится в противоречии с результатами полученными в рамках пертурба-тивной КХД [56, 57, 58]:
Ґ (ІХ [
Jo Jo