NA48

NA48 ist ein Experiment aus der Elementarteilchenphysik, in dem die Physik von Kaonen untersucht wird. Besonderes Augenmerk gilt der CP-Verletzung. Das Experiment befindet sich in der North Area des CERN am Super Proton Synchrotron. Aus dem Aufbau gingen die Experimente NA48-1, NA48-2 und das auch NA62 genannte NA48-3 hervor.

Geschichte

Im Jahre 1999 gelang es an NA48, ebenso wie an KTeV, die Indizien für eine direkte CP-Verletzung, die das Experiment NA31 geliefert hatte, zu bestätigen. Die erste Ausbaustufe NA48-1 ging im Jahre 2002 mit minimal verändertem Aufbau in Betrieb und suchte Vorrangig nach sehr seltenen K_s-Zerfällen. Aber auch einige Hyperon- und weniger seltene K_s-Zerfälle wurden untersucht.^[1]. NA48-2 wiederum hatte es sich zum Ziel gesetzt mit einer möglichst hohen Statistik die Zerfälle geladener Kaonen zu untersuchen. Die Datenerhebung fand in den Jahren 2003 bis 2004 statt.^[2] Die dritte Erweiterung NA48-3, welche jetzt unter NA62 geführt wird, soll den seltenen Zerfall $K^+\rightarrow \pi^+ \nu\bar{\nu}$ untersuchen. Das Experiment begann im Jahr 2007 und soll noch bis 2010 laufen.^[3]

Funktionsweise und Ergebnisse

Bei NA48 wurde das Doppelverhältnis $R=\left\vert\frac{L^{00}}{S^{00}}\frac{L^{+-}}{S^{+-}}\right\vert=\left\vert\frac{A(K_L\rightarrow\pi^0\pi^0)}{A(K_S\rightarrow\pi^0\pi^0)}\frac{A(K_L\rightarrow\pi^+\pi^-)}{A(K_S\rightarrow\pi^+\pi^-)}\right\vert$ gemessen. Dabei bezeichnen die A die verschiedenen Zerfallsamplituden der beiden CP-Eigenzustände K_L und K_S. Dieses Verhältnis kann über die Beziehung $\Re\left(\frac{\epsilon'}{\epsilon}\right)=(1-R)/6$ zur Messung der direkten CP-Verletzung verwendet werden.

Der K_L-Strahl wurde, ebenso wie der K_S-Strahl, mittels 450 GeV Protonen erzeugt, die auf ein Target auftrafen. Das K_L für die langlebigen CP-Eigenzustände stand dabei 200 Meter vor dem Detektor, während das der kurzlebigen Zustände 100 Meter vor dem Detektor positioniert war. Die Unterscheidung der K_S- und K_L-Zerfälle erfolgte über eine auf 10^-10 Sekunden genaue Messung der Flugzeit und die dadurch mögliche Bestimmung des Herkunftsortes.

Die geladenen Pionen wurden im Experiment in vier Driftkammern nachgewiesen, welche in Paaren hinter und vor einem Dipolmagneten aufgestellt waren. In einem in 13.212 Zellen der Größe 2 x 2 cm² aufgeteilten Krypton-Tank wurden die Zerfälle der ungeladenen Pionen über ihren Zerfall in Photonen nachgewiesen. Das Ergebnis des Experimentes ist $\frac{\epsilon'}{\epsilon}=(1,47\pm0,22)\times10^{-3}$^[4]

Einzelnachweise

1. ↑ CERN/SPSC 2000-002 (Dateityp: Postscript)
2. ↑ Übersichtsseite des NA48-2 Experimentes.
3. ↑ Projektseite von NA48-3 aka NA62
4. ↑ Konrad Kleinknecht - Der CP-Verletzung auf der Spur in Physik Journal 7 (2008) Nr. 8/9 Seite 37