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Messung des Verzweigungsverhältnisses des seltenen Zerfalls Ks -> gamma gamma mit dem NA48-Detektor
No full textDie Daten, die im Jahr 2000 mit dem NA48-Detektoraufgenommen wurden,werden in dieser Arbeit dazuverwendet, das Verzweigungsverhältnis des ZerfallsK<sub>s</sub> -> gamma gamma zu bestimmen.Zur Reduktion der Unsicherheit auf diese Messungwurde ausserdem das Verhältnis der Zerfallsbreitender Zerfälle K<sub>l</sub> -> gamma gamma undK<sub>l</sub> -> 3 pi^0:Gamma(K<sub>l</sub> -> gamma gamma)/Gamma(K<sub>l</sub> -> 3 pi^0)gemessen. Für das Verzweigungsverhältnis vonK<sub>s</sub> -> gamma gamma existiert eine eindeutige undendliche Vorhersage in der Ordnung O(p^4) derChiralen Störungstheorie (CHPT) vonBR(K<sub>s</sub> -> gamma gamma)(O(p^4)) = (2,1 +- 0,1)x10^(-6).Alle bisherigen Messungen befanden sich in guterÜbereinstimmung
mit dieser Vorhersage.Die Ergebnisse der für diese Arbeit durchgeführten Analyse lauten:<table><tr><td>BR(K<sub>s</sub> -> gamma gamma) </td><td>= </td><td>(2,78 +- 0,05<font size=-1>(stat)</font> +- 0,04<fontsize=-1>(sys)</font>)x10^(-6)</td></tr><tr><td>Gamma(K<sub>s</sub> -> gamma gamma )/Gamma(K<sub>l</sub>-> gamma gamma)</td><td>=</td><td>2,71 +- 0.08</td></tr><tr><td>Gamma(K<sub>l</sub> -> gamma gamma )/Gamma(K<sub>l</sub>-> 3 pi^0)</td><td>=</td><td>(2,80 +- 0,01<font size=-1>(stat)</font> +- 0,02<fontsize=-1>(sys)</font>)x10^(-3)</td></tr><tr><td>BR(K<sub>l</sub> -> gamma gamma)</td><td>=</td><td>(5,90 +- 0,02<font size=-1>(stat)</font> +- 0,04<fontsize=-1>(sys)</font> +- 0,08<fontsize=-1>(ext)</font>)x10^(-3)</td></tr></table>Der Fehler aufGamma(K<sub>l</sub> -> gamma gamma )/Gamma(K<sub>l</sub> -> 3 pi^0)konnte um einen Faktor vier gegenüber früherenMessungen reduziert werden. Das daraus mit Hilfevon BR(K<sub>l</sub> -> 3 pi^0) berechneteVerzweigungsverhältnis von K<sub>l</sub> -> gamma gammaist
nur um einen Faktor 1,7 genauer als frühereErgebnisse, da die Unsicherheit auf BR(K<sub>l</sub> -> 3 pi^0)vergleichsweise groß ist.Das Verzweigungsverhältnis des ZerfallsK<sub>s</sub> -> gamma gamma wurde mit einem Fehlervon weniger als 3 % gemessen und ist damit um einenFaktor 7 genauer als vorherige Messungen. So konnteauch erstmals gezeigt werden, dass die Vorhersageder CHPT in Ordnung O(p^4) nicht ausreicht, um dieMessung zu beschreiben.The data collected in the year 2000 with the NA48 detectoris used in this work to measure the branching ratio of thedecay K<sub>s</sub> -> gamma gamma .In order to reduce the uncertainty of this measurement theratio of the partial decay widths of the decaysK<sub>l</sub> -> gamma gamma and K<sub>l</sub> -> 3 pi^0: Gamma(K<sub>l</sub> -> gamma gamma)/Gamma(K<sub>l</sub> -> 3pi^0) was measured in addition.There exists a finite and unambiguous prediction of thebranching ratio
of the decay K<sub>s</sub> -> gamma gamma in order O(p^4) of chiral perturbation theory (CHPT) of:BR(K<sub>s</sub> -> gamma gamma)(O(p^4)) = (2,1 +- 0,1)x10^(-6).All previous measurements are in good agreement with this prediction.The results of the analysis done for this work are thefollowing:<table><tr><td>BR(K<sub>s</sub> -> gamma gamma) </td><td>= </td><td>(2,78 +- 0,05<font size=-1>(stat)</font> +- 0,04<fontsize=-1>(sys)</font>)x10^(-6)</td></tr><tr><td>Gamma(K<sub>s</sub> -> gamma gamma )/Gamma(K<sub>l</sub>-> gamma gamma)</td><td>=</td><td>2,71 +- 0.08</td></tr><tr><td>Gamma(K<sub>l</sub> -> gamma gamma )/Gamma(K<sub>l</sub>-> 3 pi^0)</td><td>=</td><td>(2,80 +- 0,01<font size=-1>(stat)</font> +- 0,02<fontsize=-1>(sys)</font>)x10^(-3)</td></tr><tr><td>BR(K<sub>l</sub> -> gamma gamma)</td><td>=</td><td>(5,90 +- 0,02<font size=-1>(stat)</font> +- 0,04<fontsize=-1>(sys)</font> +- 0,08<fontsize=-1>(ext)</font>)x10^(-3)</td></tr></table>The uncertainty ofGamma(K<sub>l</sub> -> gamma gamma )/Gamma(K<sub>l</
sub> -> 3 pi^0)is reduced by a factor of 4 compared to previousmeasurements.Using the BR(K<sub>l</sub> -> 3 pi^0) a branching ratiofor K<sub>l</sub> -> gamma gamma is also calculated. Due to the uncertainty of BR(K<sub>l</sub> -> 3 pi^0)the calculated BR(K<sub>l</sub> -> gamma gamma) is only a factor of 1,7 more precise than the current best value. The branching ratio of the decay K<sub>s</sub> -> gamma gammais measured with an uncertainty of less than 3%.Compared to the previous best measurement the uncertaintyis reduced by a factor of about 7.It is shown for the first time that the prediction of CHPT in order O(p^4) is not sufficient to describe themeasurement
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