Etude de la désintégration Ks---3 πo auprès de l'expérience NA48 du CERN

Study of CP violation in the Ks to three neutral pions decay at the NA48 CERN experiment

• Auteur / Autrice : Guillaume Gouge
• Direction : Jean-Pierre Engel
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique des particules
• Date : Soutenance en 2003
• Etablissement(s) : Université Louis Pasteur (Strasbourg) (1971-2008)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Violation de la règle CP (physique nucléaire)

Particules (physique)

Résumé

L'étude de la désintégration du Ks en trois pions neutres auprès de l'expérience NA48 du CERN est présentée dans cette thèse. Cette décroissance, qui est une signature non ambigue͏̈ de la violation de CP, se manifeste théoriquement par la non-nullité du paramètre eta000. La mesure de cette grandeur, à partir des données accumulées par l'expérience NA48 en 2000, repose sur la paramétrisation par eta000 du profil d'interférence (en fonction du temps de vie propre des kaons) dans les désintégrations Ks / Kl en trois pions neutres. La mesure fournit :Re(eta000) = -0. 022 +/- 0. 010 stat +/- 0. 010 syst Im(eta000) = -0. 030 +/- 0. 010 stat +/- 0. 014 syst avec une limite sur le rapport de branchement du mode concerné de 1. 1 x 10^-6 à 90 % de niveau de confiance. Ce résultat est compatible avec la non-observation de la violation de CP dans la désintégration du Ks en trois pions neutres à moins de deux écarts standards. En supposant l'invariance CPT, qui impose Re(eta000) = Re(epsilon) = 1. 6 x 10^-3, la partie imaginaire de eta000 devient : Im(eta000) = -0. 011 +/- 0. 007 stat +/- 0. 005 syst avec une limite sur le rapport de branchement de 1. 9 x 10^-7. La grandeur eta000 est en outre celle qui contribue majoritairement à l'incertitude sur le paramètre de violation de CPT Im(Delta), au travers de la contrainte d'unitarité de Bell Steinberger. La nouvelle mesure de eta000 permet de gagner un facteur trois sur cette incertitude : Im(Delta) = (0. 6 +/- 1. 5) x 10^-5 ce qui ne montre aucun signe de violation de CPT, et qui permet d'établir un nouvelle limite sur la différence de masse du K0 et de l'anti-K0 à 3. 6 x 10^-19 GeV, à 90 % de niveau de confiance.

The study of the Ks decay to three neutral pions in the NA48 experiment at CERN is presented in this thesis. This decay, which is an unambiguous signature of CP violation, would yield a non-zero value of the eta000 parameter. The measurement of this quantity, from data samples collected by the NA48 experiment in 2000, relies on the parametrisation by eta000 of the interference pattern (which depends on the proper life time of the kaons) in the Ks and Kl decays to three neutral pions. The measurement is : Re(eta000) = -0. 022 +/- 0. 010 stat +/- 0. 010 syst Im(eta000) = -0. 030 +/- 0. 010 stat +/- 0. 014 syst with a limit on the branching ratio of the corresponding mode of 1. 1 x 10^-6 with a 90 % confidence level. This result is compatible with the non-observation of CP violation in the decay of the Ks to three neutral pions at a level below two standard deviations. Assuming CPT invariance, which states Re(eta000) = Re(epsilon) = 1. 6 x 10^-3, the imaginary part of eta000 is : Im(eta000) = -0. 011 +/- 0. 007 stat +/- 0. 005 syst with a limit on the branching ratio of 1. 9 x 10^-7. Besides, the eta000 parameter is the main contributor to the uncertainty of the CPT violating parameter Im(Delta), through the Bell-Steinberger unitarity constraint. The new measurement of eta000 allows to gain a factor three on this uncertainty : Im(Delta) = (0. 6 +/- 1. 5) x 10^-5 which does not show any sign of CPT violation, and allows a new constraint on the mass difference between the K0 and anti-K0 states of 3. 6 x 10^-19 GeV, with a 90 % confidence level