G' Pignol, P' Baudin PSAMthodes ExprimentalesNA48 20 Dc 2005Slide 119

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METHODES EXPERIMENTALES

• Expérience NA48 La violation directe de la
  symétrie CP

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LE SYSTEME DE KAONS NEUTRES
Les Kaons sont dans loctet de SU(3) dans la
classification de Gell-Mann basée sur la symétrie
de saveur.

• Les Kaons neutres sont les bons candidats pour
  létude de la violation de CP
• Les interactions fortes et EM conservent
  létrangeté,
• Or, les Kaons sont les plus légers des mésons
  étranges,

Leur désintégration ne peut être due quà
linteraction faible!!!
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EVOLUTION du SYSTEME de KAONS NEUTRES

• Décroissance des kaons neutres via un hamiltonien
  de perturbation de linteraction faible, en
  produits de désintégration qui sont (premier
  ordre)
• hadroniques en 2 ou 3 pions p p- , p0 p0 , p
  p- p0 et p0 p0 p0 ,
• semi-leptoniques de la forme hadronslepton/neut
  rino.

Les états propres de lopérateur dévolution sont
noté KS et KL et ont des durées de vie mesurées
2 ordres de grandeur!! La sélection de KL dans un
faisceau de kaons est possible.
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ETATS PROPRES DE CP
Système étudié

• Kaons neutres dans loctet de SU(3) même parité
  que les pions, i.e. -1
• Système particule-antiparticule lun est obtenu
  par conjugaison de charge de lautre.

On a donc
On obtient facilement les états propres de CP
dans la base des états initiaux
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VIOLATION DIRECTE ou INDIRECTE ?
On connaît la parité des système de 2 et 3 pions
sous lhypothèse dun moment cinétique orbital
nul
Si CP est une symétrie exacte, on peut identifier
(même base propre)
Et les seules désintégrations en 2 pions
autorisées sont
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VIOLATION DIRECTE ou INDIRECTE ?
Sinon, on peut observer
On dit alors quil y a violation indirecte de CP
(i.e. les états propres de la matrice dévolution
ne sont pas états propres de CP)
NA48 se propose de mettre en évidence une
violation directe de CP, i.e. mesurer directement
les désintégration
Ce qui se traduit par (exprimé dans la base des
états propres de la matrice dévolution, seuls
accessibles par lexpérience)
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LEXPERIENCE NA48
On cherche à mesurer
avec une précision de lordre de 10-4 !!!
On pourrait penser mesurer les 2 types de
désintégration (KL et KS) successivement. PB
les détecteurs pions neutre et chargés étant
différents, leurs dérives vont être décorrelées!!!
Bonne précision dure à obtenir
Idée de NA48 Mesure simultanée en temps et en
espace des 2 types de désintegration (KL et KS)
pour que les dérives potentielles des détecteurs
se compensent au premier ordre !!!
Y-a plus quà
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LEXPERIENCE NA48 Le PRINCIPE
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Le TAGGER (station détiquetage)
Mesure le temps de passage de chaque proton
envoyé sur la cible KS
Permet de différentier les détections des KL de
celles des KS
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Le TAGGER Les PERFORMANCES
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Le DETECTEUR de NA48
Le Calorimètre hadronique(mesure des
décroissances p p-)
Le Calorimètre électromagnétique (mesure des
décroissances p0 p0)
LHodoscope (mesure du temps de passage)

• Le Spectrométre (trajectoire et impulsion des
  particules chargées)
• 4 chambres à dérive,
• 1 aimant.

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Le SPECTROMETRE MAGNETIQUE
But Identification des décroissances
4 Chambres à dérive
1 Aimant transfert dimplusion transverse de
265 MeV/C (Inom1200A)
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Le SPECTROMETRE MAGNETIQUE Les CHAMBRES à DERIVE
1.2m
Distance entre 2 fils 1cm à mieux que 100µm/m.
4 vues (lève lambiguïté si plusieurs particules
passent en même tps) / 2 plans par vues / 256
fils par plan
Champs E 283kV/cm à la surface des fils.
Résolution spatiale finale 100µm.
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Le SPECTROMETRE MAGNETIQUE Les PERFORMANCES
7cm
Somme quadratique
1 pour des impulsions de 100 GeV/c
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Le CALORIMETRE ELECTROMAGNETIQUE
Mesure les décroissances en particules neutres
puis photons
t des p0 8.4 10-17s
Doit donc avoir une excellente résolution pour
reconstruire lorigine des photons!
Calorimètre quasi-homogène qui utilise 9m3 de
krypton liquide
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Le CALORIMETRE ELECTROMAGNETIQUE
Fluctuations liées à la géométrie de la gerbe
électromagnétique (fraction dénergie en dehors
de la zone de mesure)
Erreurs dintercalibration des cellules
Bruit électronique (prépondérant lorsque
lenergie déposée est faible)
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Le CALORIMETRE HADRONIQUE
Calorimètre à échantillonnage alternance de
plans de Fer et de Scintillateurs.
Au total 1.2m de Fer traversés (7 lI).
Résolution obtenue
Avec E lénergie du pion en GeV.
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CONCLUSION
Valeur obtenue compatible avec KTeV et établit la
violation directe de CP!
Mais lincertitude ne permet pas dutiliser le
résultat pour contraindre les paramètres du
modèle standard
A suivre
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QUESTIONS ?