計画研究A04: Kファクトリーを用いたK_L->π⁰ νν崩壊の研究

研究組織

研究の進展状況とこれまでの主な研究成果(主にJFY2004-2005)

• K_L ->π⁰ννを探索するKEK PS E391a実験の準備を本計画当初から進め、 １回目のデータ収集を2004年２月〜６月に、2回目のデータ収集を2005年2月〜４月に行った。 現在それらのデータ解析を進めているが、2005年6月に開かれたKAON2005の国際会議で、 １回目に収集したデータの1/10を解析した結果を発表した。 結果はBR < 2.86 x 10^-7 (90% CL)であり、今までの世界記録を まず越えることができた。 さらに測定器に改良を加え、３回目のデータ収集を2005年の秋に行う準備を進めている。
• J-Parcの大強度陽子加速器を用いて K_L -> π⁰ννを100事象以上収集して、この崩壊の分岐比を 測定する実験の検討を進めている。 実験は段階的に進め、 まず初めは、改良したE391a実験装置を用いて 新たなビームラインの調査をしつつ感度を上げ、 次により大型の測定器に置き換えて、分岐比の精密測定を行う。 ガンマ線の方向を測る装置、高いレート下でも働くガンマ線検出器、 高い効率の光電子増倍管、など種々の測定器の開発研究も進めている。
• Fermilabで行ったKTeV実験において、K_Lの主な６つの崩壊の分岐比を 再測定し、今までの値が5〜8%ずれていることを示した。 これにより小林益川行列の|V_us|の値が変わり、 小林益川行列でユニタリティーの条件が2シグマ以上満たされていなかった 問題が解決された。

研究成果公表の状況

主な論文等一覧

• "Measurements of K_L Branching Fractions and the CP Violation Parameter |eta_+-|", T. Alexopoulos, T. Yamanaka et al., Phys. Rev. D 70, 092006 (2004).
• "A Determination of the CKM Parameter |V_us|", T. Alexopoulos, T. Yamanaka et al., Phys. Rev. Lett. 93, 181802 (2004).
• "Neutral Beam Line to Study K_L⁰ -> π⁰νν Decay at the KEK 12-GeV Proton Synchrotron", H. Watanabe, T. Inagaki, G.Y.Lim, T. Sato, T. Shinkawa, Y. Sugaya, T. Yamaga, T. Yamanaka et al., Nucl. Inst. Meth. A 545, 542 (2005).
• "Undoped CsI Calorimeter for the K_L -> π⁰ ν ν Experiment at KEK-PS", M. Doroschenko et al., T. Inagaki, G.Y.Lim, T. Sato, T. Shinkawa, Y. Sugaya, T. Yamaga, T. Yamanaka et al., Nucl. Inst. Meth. A 545, 278 (2005).
• "Measurements of Direct CP Violation, CPT Symmetry, and Other Parameters in the Neutral Kaon System", A.Alavi-Harati, T. Yamanaka et al., Phys. Rev. D64, 012005 (2003).
• "Search for the Rare Decay K_L -> π⁰ e⁺ e^-", A.Alavi-Harati, T. Yamanaka et al., Phys. Rev. Lett. 93, 021805 (2004).
• "Measurements of Branching Fraction and Decay Distributions for K_L -> π^+-μ^-+νγ and K_L -> π^+-e^-+νγ", T. Alexopoulos et al., Phys. Rev. D 71, 012001 (2005).
• "Measurements of Semileptonic K_L Decay Form Factors", T. Alexopoulos, T. Yamanaka et al., Phys. Rev. D 70, 092007 (2004).
• "Measurements of the Decay K_L -> e⁺ e^- μ⁺ μ^-", A.Alavi-Harati, T. Yamanaka et al., Phys. Rev. Lett. 90 141801 (2003).
• "Search for the K_L -> π⁰ pi⁰ e⁺ e^- Decay in the KTeV Experiment", A.Alavi-Harati, T. Yamanaka et al., Phys. Rev. Lett. 89, 211801 (2002).
• "Radiative Decay Width Measurements of Neutral Kaon Excitations Using the Primakoff Effect", A.Alavi-Harati, T. Yamanaka et al., Phys. Rev. Lett. 89, 072001 (2002).
• "Measurement of the K_L Charge Asymmetry", A.Alavi-Harati, T. Yamanaka et al., Phys. Rev. Lett. 88, 181601-1 5 (2002).

web pages

• KTeV
• E391a

Talks given at International Conferences (JFY2004-2005)

• "Search for K_L -> π⁰ ν νDecay in the E391a Experiment", K. Sakashita, KAON2005 Evanston, IL, U.S.A., June 13-17, 2005.
• "KTeV Results on |V_us| and Rare Decays", T. Yamanaka, ICHEP2004 - 32nd International Conference on High Energy Physics, Beijing, China, August 16-22, 2004.
• "Beam Measurements for E391a", T. Inagaki, K-Rare Deays, INFN, Frascati, Italy, May 26-27, 2005.
• "Status of E391a", G.Y. Lim, K-Rare Deays, INFN, Frascati, Italy, May 26-27, 2005.