Введение к работе
Актуальность исследования
В 1964 г группой Кронина, Кристенсена, Фитча и Тюрлея (BNL) были обнаружены редкие распады долгоживущих каонов в
КОНеЧНЫе СОСТОЯНИЯ С ПОЛОЖИТеЛЬНОЙ СР-ЧЄТНОСТЬЮ Ki —> 7Г+7Г~,
что доказывало нарушение СР-симметрии, поскольку среди основных мод распада этого каона есть трехпионные распады Ki —> 37Г и Ki —> 7Г+7Г~7Г0 с CP-нечетньіми конечными состояниями. Обнаруженный этой группой эффект был связан со смешиванием состояний с разной СР-четностью, которое приводит к переходам между этими состояниями в процессе относительно медленной эволюции волновых функций. Такой механизм не мог повлиять на быстрые процессы начального этапа образования Вселенной. Поэтому для обоснования предложенного А.Д. Сахаровым в 1967 г. объяснения наблюдаемого преобладания в ней вещества над антивеществом исключительно важным было бы получить доказательство существования в Природе другого механизма СР-нарушения - так называемого прямого нарушения непосредственно в процессах слабых распадов.
Цель диссертационной работы — статистически достоверное обнаружение прямого нарушения СР-симметрии, а также измерение с высокой точностью параметра Re(e'/e), характеризующего величину этого нарушения в двухпионных распадах нейтральных каонов.
Научная новизна исследования.
Впервые измерен параметр прямого СР-нарушения Re(e'/e) с абсолютной точностью, достаточной для достоверного утверждения о существовании в Природе прямого нарушения СР-симметрии.
Впервые реализована методика прецизионного измерения асимметрии вероятностей распадов частиц, основанная на сокращении многих систематических эффектов в двойном отношении потоков зарегистрированных распадов Kl и Ks на 7Г+7Г~ и 27Г, измеряемых синхронно и в почти совпадающих распадных объемах.
Практическая ценность работы
Измерение параметра Re(e'/e) в системе нейтральных каонов и установление факта его отличия от нуля представляют собой первое статистически достоверное обнаружение прямого нарушения СР-симметрии непосредственно в распадах частиц. Тем самым доказана принципиальная возможность объяснения доминирования барионов над антибарионами в наблюдаемой Вселенной за счет нарушения СР-симметрии. Это измерение вместе с подтвердившим его результатом эксперимента KTeV привело к продолжающемуся до сих пор быстрому развитию теоретических подходов к описанию прямого СР-нарушения в каонных распадах.
Разработанная и реализованная в данной работе методика анализа и оценки влияния случайной активности в детекторах оверлейным методом Монте-Карло может быть использована в других экспериментах. Актуальность проблемы учета случайной активности постоянно возрастает в связи с увеличением интенсивности пучков в ускорительных экспериментах.
Разработанные программные средства для оперативного мониторинга физических данных эксперимента NA48 послужили прототипом для соответствующих программ, разработанных впоследствии в экспериментах NA48/1 и NA48/2. Эти программные средства после доработки могут быть использованы и в других экспериментах.
Апробация работы.
Основные результаты диссертации были представлены автором
на международной конференции 'QCD at work' (Martina Franca, Bari, Italy, June 2001);
на международной конференции 'Beauty 2002' (Santiago de Com-postela, Spain, June 2002);
на объединенных семинарах ЛВЭ-ЛФЧ (ОИЯИ, 2002, 2007);
на семинаре по физике частиц (ОИЯИ, 2006);
на общелабораторном семинаре ЛФЧ (ОИЯИ, 2006);
многократно докладывались на совещаниях международной коллаборации NA48(IIEPH).
Основные результаты также опубликованы в работах [1] - [13].
Структура диссертации.
Диссертация состоит из введения, шести глав, заключения, дополнений и списка цитируемой литературы, содержащего 111 наименований. Диссертация содержит 220 страниц, 77 иллюстраций, 18 таблиц.
