Radiative corrections in Dalitz decays of π0\pi^0, η\eta and η′\eta^\prime mesons

We briefly summarize current experimental and theoretical results on the two important processes of the low-energy hadron physics involving neutral pions, the rare decay $\pi^0\to e^+e^-$ and the Dalitz decay of $\pi^0$, and provide a new value for the ratio $R={\Gamma(\pi^0\to e^+e^-\gamma(\gamma))}/{\Gamma(\pi^0\to\gamma\gamma)}=11.978(6)\times10^{-3}$, which is by two orders of magnitude more precise than the current PDG average. This value is obtained using the complete set of the next-to-leading-order radiative corrections in the QED sector, and incorporates up-to-date values of the $\pi^0$-transition-form-factor slope. The ratio $R$ translates into the branching ratios of the two main $\pi^0$ decay modes: $\mathcal{B}(\pi^0\to\gamma\gamma)=98.8131(6)\,\%$ and $\mathcal{B}(\pi^0\to e^+e^-\gamma(\gamma))=1.1836(6)\,\%$. Furthermore, we present the complete set of radiative corrections to the Dalitz decays $\eta^{(\prime)}\to\ell^+\ell^-\gamma$ beyond the soft-photon approximation, i.e. over the whole range of the Dalitz plot and with no restrictions on the energy of a radiative photon. The corrections inevitably depend on the $\eta^{(\prime)}\to\gamma^*\gamma^{(*)}$ transition form factors. For the singly-virtual transition form factor appearing e.g. in the bremsstrahlung correction, recent dispersive calculations are used. For the one-photon-irreducible contribution at the one-loop level (for the doubly-virtual form factor), we use a vector-meson-dominance-inspired model while taking into account the $\eta$-$\eta^{\prime}$ mixing.Comment: 9 pages, 3 figures; contribution to the proceedings of the following conferences: XIIIth Quark Confinement and the Hadron Spectrum, 15th International Workshop on Meson Physics and 9th International Workshop on Chiral Dynamic

Radiative modes K+→π+γ∗γ(∗)K^+\to\pi^+\gamma^*\gamma^{(*)} and the K+→π+4eK^+\to\pi^+4e decay

We discuss radiative transitions of a charged kaon to a pion and two photons. In particular, we have a closer look at radiative corrections for the $K^+\to\pi^+\ell^+\ell^-$ decays and present the branching ratio of the $K^+\to\pi^+e^+e^-e^+e^-$ process calculated for the first time at leading order in the Standard Model.Comment: 5 pages, 3 figures, 1 table; contribution to the proceedings of International Conference on Kaon Physics 2022 (KAON2022

Search for an Axion in OSQAR Experiment at CERN

V předložené práci je představen experiment OSQAR v CERN. Cílem tohoto spíše malého experimentu je pátrání po hypotetické částici zvané axion, která by měla hrát důležitou roli v moderních fyzikálních teoriích. Je důležité zmínit, že celkové experimentální uspořádání stejně jako jednotlivá zařízení jsou ve stadiu vývoje a kalibrace a měřící režimy jsou stále optimalizovány. Proto je diskutována požadovaná funkčnost a spolehlivost v současnosti používaného vybavení spolu s řadou možných měřících postupů. Přiloženy jsou také předběžné výsledky, simulace a odhady na citlivost stávajícího experimentálního uspořádání.In the present work, OSQAR experiment at CERN is being introduced. The goal of this rather small experiment is a search for a hypothetical particle called axion, which could play an important role in modern physical theories. It is necessary to say, that the experimental setup as well as particular devices are still being developed or calibrated and measurement modes optimized. That is why desired functionality and reliability of the presently used equipment with a variety of different operating procedures are discussed. Preliminary results, simulations and estimation of sensitivity limitations of the current setup are also presented.Katedra fyziky nízkých teplotDepartment of Low Temperature PhysicsMatematicko-fyzikální fakultaFaculty of Mathematics and Physic

Některé aspekty QCD při nízkých energiích v éře přesných měření

Název práce: Některé aspekty QCD při nízkých energiích v éře přesných měření Autor: Tomáš Husek Katedra/Ústav: Ústav částicové a jaderné fyziky Vedoucí disertační práce: doc. RNDr. Karol Kampf, Ph.D. Abstrakt: Tato disertační práce se zabývá aspekty QCD při nízkých energiích, které souvisejí s elektromagnetickými rozpady nejlehčích pseudoskalárních me- sonů. Výpočty radiačních korekcí pro rozpady neutrálního pionu (Dalizův rozpad a vzácný rozpad na elektron-pozitronový pár) a nový model pro form faktor el- mag. přechodu pionu jsou diskutovány v článcích, ze kterých tato práce vychází. S tím související efektivní přístupy jako např. chirální poruchová teorie či limita velkého Nc jsou představeny v úvodních kapitolách. Také se zde zabýváme kom- plikacemi, které nastávají při výpočtu radiačních korekcí k Dalitzově rozpadu η(′) mesonů. V práci jsou rovněž představeny detaily spolupráce s experimenty, které začlenily uvedené publikované výpočty radiačních korekcí do svých simu- lací. V neposlední řadě jsou pak ukázány některé techniky výpočtů smyčkových integrálů. Klíčová slova: chirální poruchová teorie, limita velkého Nc, radiační korekce, form faktor elmag. přechodu pionu 1Title: Some aspects of low-energy QCD at the precision frontier Author: Tomáš Husek Department/Institute: Institute of Particle and Nuclear Physics Supervisor of the doctoral thesis: doc. RNDr. Karol Kampf, Ph.D. Abstract: This thesis concentrates on some low-energy aspects of QCD, namely on those which are connected to the electromagnetic decays of lightest neutral pseudoscalar mesons. Calculations of radiative corrections to neutral pion decays (the Dalitz decay and the rare decay) and a novel model for the pion electro- magnetic transition form factor are subjects discussed in the attached papers, which this work is based on. The associated theoretical aspects including Chiral Perturbation Theory or the large-Nc limit are introduced. We also discuss the complications which arise when the calculations of radiative corrections for η(′) Dalitz decays are performed. Some details about the collaboration with experi- ments which incorporate the calculation of the published corrections are provided. Last but not least, some techniques related to loop integrals are shown. Keywords: Chiral Perturbation Theory, large-Nc limit, radiative corrections, pion electromagnetic transition form factor 1Ústav částicové a jaderné fyzikyInstitute of Particle and Nuclear PhysicsMatematicko-fyzikální fakultaFaculty of Mathematics and Physic

Precise determination of the branching ratio of the neutral-pion Dalitz decay

We provide a new value for the ratio R=Γ(π0→e+e−γ(γ))/Γ(π0→γγ)=11.978(6)×10^−3, which is by 2 orders of magnitude more precise than the current Particle Data Group average. It is obtained using the complete set of the next-to-leading-order radiative corrections in the QED sector, and incorporates up-to-date values of the π0-transition-form-factor slope. The ratio R translates into the branching ratios of the two main π0 decay modes: B(π0→γγ)=98.8131(6)% and B(π0→e+e−γ(γ))=1.1836(6)%

The isospin-3 three-particle KK-matrix at NLO in ChPT

The three-particle $K$-matrix, $\mathcal{K}_{\mathrm{df},3}$, is a scheme-dependent quantity that parametrizes short-range three-particle interactions in the relativistic-field-theory three-particle finite-volume formalism. In this work, we compute its value for systems of three pions at maximal isospin through next-to-leading order (NLO) in Chiral Perturbation Theory (ChPT). We compare the values to existing lattice QCD results and find that the agreement between lattice QCD data and ChPT in the first two coefficients of the threshold expansion of $\mathcal{K}_{\mathrm{df},3}$ is significantly improved with respect to leading order once NLO effects are incorporated.Comment: 54 pages, 12 figures, 2 table

The three-pion K -matrix at NLO in ChPT

The three-particle K-matrix, Kdf, 3, is a scheme-dependent quantity that parametrizes short-range three-particle interactions in the relativistic-field-theory three-particle finite-volume formalism. In this work, we compute its value for systems of three pions in all isospin channels through next-to-leading order in Chiral Perturbation Theory, generalizing previous work done at maximum isospin. We obtain analytic expressions through quadratic order (or cubic order, in the case of zero isospin) in the expansion about the three-pion threshold