Study of the K+ -> pi+ pi+ pi- gamma Decay at the NA62 Experiment

Abstract

Title: Study of the K+ → π+ π+ π− γ Decay at the NA62 Experiment Author: Zdenko Híveš Institute: Institute of Particle and Nuclear Physics Supervisor: Mgr. Michal Kovaľ, PhD., Institute of Particle and Nuclear Physics Abstract: The NA62 experiment at CERN is a state-of-the-art kaon physics research facility. It was designed to measure the branching fraction of the ultra-rare K+ → π+ νν̄ (Kπνν̄) decay with a ten per cent error margin. The Standard Model predicts this process at the 10−10 level. The robust detector design necessary to observe this decay also enables precise studies of other rare kaon decay modes. This thesis presents a detailed study of the rare K+ → π+ π+ π− γ (K3πγ) decay performed at the NA62 experiment. The primary motivation is to test next-to-leading order predic- tions of Chiral Perturbation Theory (ChPT) by measuring the branching fraction of this radiative process as a function of the photon energy in the kaon rest frame. A summary of the theoretical description and a review of the previous measurements of the K3πγ decay are provided. The main part presents the analysis strategy. It involves reconstructing kaon decay events collected in the 2017-2018 dataset, applying data-driven corrections, and implementing stringent selection criteria to isolate signal candidates....

Názov: Štúdium rozpadu K+ → π+ π+ π− γ v experimente NA62 Autor: Zdenko Híveš Ústav: Ústav Částicové a Jaderné Fyziky Školiteľ: Mgr. Michal Kovaľ, PhD., Ústav Částicové a Jaderné Fyziky Abstrakt: Experiment NA62 v CERNe je špičkové výskumné stredisko pre štúdium fyziky kaónov. Experiment bol navrhnutý na meranie vetviaceho pomeru extrémne zriedkavého rozpadu K+ → π+ νν̄ (Kπνν̄) s presnosťou na úrovni desať percent. Štandardný model predpovedá tento proces na úrovni 10−10 . Robustný dizajn detektora, nevyhnutný na pozorovanie tohto rozpadu, však zároveň umožňuje štúdium aj iných zriedkavých rozpadov kaónov. Táto dizertačná práca opisuje detailnú štúdiu zriedkavého rozpadu K+ → π+ π+ π− γ (K3πγ) uskutočnenú na experimente NA62. Primárnou motiváciou je testovanie pred- povedí chirálnej perturbačnej teórie (ChPT) na úrovni NLO rádu tým, že sa zmeria vetviaci pomer tohto radiačného procesu ako funkcia energie fotónu v pokojovej sústave kaónu. Taktiež je urobený prehľad teoretického opisu a rekapitulácia predchádzajúcich meraní K3πγ rozpadu. Hlavná časť práce predstavuje stratégiu analýzy, ktorá zahŕňa rekonštrukciu udalostí roz- padu kaónov zozbieraných v dátovom súbore z rokov 2017-2018, aplikáciu korekcií a implementáciu prísnych selekčných kritérií na izoláciu signálnych udalostí. Štúdie sys-...