NA31 experiment
NA31 är ett CERN- experiment som föreslogs 1982 som en "mätning av |η 00 /η +- | 2 av CERN-Edinburgh-Mainz-Pisa-Siegen-samarbetet. Det tog data mellan 1986 och 1989, med hjälp av en protonstråle från SPS genom den neutrala strållinjen K4 . Syftet var att experimentellt bevisa direkt CP-överträdelse .
CP-brott
Medan laddningssymmetri och paritetssymmetri båda kränks för alla transformationer under den svaga interaktionen , är CP-överträdelsen endast känd för att uppträda i speciella fenomen - kaon och B-mesonförfall - under den svaga interaktionen.
CP-kränkning utvecklades först teoretiskt för standardmodellen av Kobayashi och Maskawa 1973 när de introducerade en tredje generation av kvark (botten och topp) och därmed utökade Cabibbo-matrisen till 3x3 CKM-matrisen , och parametriserade kopplingarna mellan kvarkmassans egentillstånd och laddningen svag gauge bosoner . CP-överträdelse uppträder sedan genom närvaron av komplexa parametrar i denna matris.
Fastställt från de relativa sönderfallshastigheterna för kort- och långlivade neutrala kaoner till två neutrala respektive laddade pioner , var det så kallade ε'/ε-förhållandet som uttrycker den relativa styrkan av direkt CP-överträdelse känt för att vara litet men förväntat. att skilja sig från noll i standardmodellen. Mätningen av denna lilla avvikelse från noll var syftet med NA31 för att bevisa förekomsten av direkt CP-kränkning i kaon-sönderfall under svag interaktion.
Experimentets utveckling
NA31 fann det första beviset för direkt CP-kränkning 1988 med ett förhållande som avviker omkring tre standarder från noll. Men kort efter rapporterade ett annat experiment – E731 vid Fermilab – en mätning som överensstämde med noll. En bättre precision behövdes av både NA31 och Fermilab för att hitta konsekventa resultat och därmed möjliggöra en slutlig slutsats. En ny generation detektorer byggdes alltså, både på CERN (för det som blev NA48-experimentet ) och på Fermilab (KTeV). Slutligen, 1999, bekräftade de två nya experimenten både direkta CP-kränkningar i förfallet av neutrala kaoner (CERN Courier September 1999 p32), en upptäckt som senare erkändes av utmärkelser, som en av de viktigaste upptäckterna som gjordes vid CERN. I synnerhet 2005 års European Physics Society High Energy and Particle Physics Prize delades ut gemensamt till NA31 Collaboration och dess talesman Heinrich Wahl.
Detektorn
0 Detektorn komponerades av trådkammare kombinerade med kalorimetri för att bestämma K parametrar (t.ex. energi , sönderfallspunkt ) . En stor precision på dessa parametrar krävs för att väl definiera fasutrymmet för alla avklingningsmoder som ska jämföras. Den består av :
- ett evakuerat förfallsområde.
- proportionella trådkamrar för att mäta den laddade pionriktningen.
- flytande argon -kalorimeter med bra energi och positionsupplösning för att mäta fotonerna från pionförfallet.
- en hadronkalorimeter för att mäta energin hos de laddade pionerna.
- ett plan av scintillationsräknare som fungerar som myonidentifierare .