Authors:	Vormstein, Mario Christian
Title:	Measurement of the branching fractions of semileptonic kaon decays and extraction of the CKM parameter |Vus|
Online publication date:	6-Mar-2017
Year of first publication:	2017
Language:	english
Abstract:	Semileptonic kaon decays (Kl3 = K^+ → π^0 l^+ ν with l = e, μ) provide a clean way to extract the parameter |Vus| of the Cabibbo-Kobayashi-Maskawa (CKM) quark mixing matrix. It is one of the fundamental parameters of the Standard Model and is only accessible via experimental measurement. The NA62 collaboration collected K^+ decay data in 2007 which are analyzed in the presented work. In total 28·10^6 Kμ3 , 37·10^6 Ke3 , and 2·10^6 K2π candidates were extracted from the data set and used to compute the ratios of branching fractions Br(Kμ3)/Br(K2π) = 0.16066(12)stat. (66)syst. = 0.1607(7), Br(Ke3)/Br(K2π) = 0.24320(17)stat. (41)syst. = 0.2432(4), and Br(Kμ3)/Br(Ke3) = 0.66061(17)stat. (245)syst. = 0.6606(25) which represent the most precise measurements available. The semileptonic branching fractions Br(Kμ3) = 3.321(19)% and Br(Ke3) = 5.027(22)% follow from the world average of Br(K2π) measurements. They are used to extract the CKM parameter |Vus| = 0.2219(10) . The new |Vus| result leads to the unitarity relation |Vud|^2 +|Vus|^2 +|Vub|^2 = 0.9983(6) which disagrees by 2.8 standard deviations with the CKM unitarity prediction. The e − μ lepton universality is tested with the ratio of the semileptonic branching fractions and agrees with the Standard Model prediction. Semileptonische Kaonzerfälle (Kl3 = K^+ → π^0 l^+ ν with l = e, μ) ermöglichen eine besonders sauberere Extraktion des Parameters |Vus| der Cabibbo-Kobayashi-Maskawa (CKM) Quark-Mischungsmatrix. Dieser ist ein fundamentaler Parameter des Standardmodells und ist nur durch experimentelle Messungen bestimmbar. Die NA62-Kollaboration hat im Jahr 2007 K^+-Zerfallsdaten aufgenommen, die in der präsentierten Arbeit untersucht wurden. Insgesamt wurden 28·10^6 Kμ3 -, 37·10^6 Ke3 - und 2·10^6 K2π -Kandidaten selektiert. Diese werden genutzt, um die Verhältnisse Br(Kμ3)/Br(K2π) = 0.16066(12)stat. (66)syst. = 0.1607(7), Br(Ke3)/Br(K2π) = 0.24320(17)stat. (41)syst. = 0.2432(4), and Br(Kμ3)/Br(Ke3) = 0.66061(17)stat. (245)syst. = 0.6606(25) zu bestimmen. Diese repräsentieren die derzeit genauesten verfügbaren Messungen. Die semileptonischen Verzweigungsverhältnisse Br(Kμ3) = 3.321(19)% und Br(Ke3) = 5.027(22)% werden unter Nutzung des globalen Mittelwerts von Br(K2π) bestimmt. Diese dienen als Grundlage für die Bestimmung des CKM-Parameters |Vus| = 0.2219(10). Der neue |Vus|-Wert führt zur Unitaritätsbeziehung |Vud|^2 +|Vus|^2 +|Vub|^2 = 0.9983(6) , die um 2.8 Standardabweichungen verschieden ist von der Standardmodell-Vorhersage für die CKM-Unitarität. Die e − μ Leptonuniversalität wird mit dem Verhältnis Br(Kμ3) überprüft und das Ergebnis stimmt mit der Standardmodell-Vorhersage überein.
DDC:	530 Physik 530 Physics
Institution:	Johannes Gutenberg-Universität Mainz
Department:	FB 08 Physik, Mathematik u. Informatik
Place:	Mainz
ROR:	https://ror.org/023b0x485
DOI:	http://doi.org/10.25358/openscience-3304
URN:	urn:nbn:de:hebis:77-diss-1000010399
Version:	Original work
Publication type:	Dissertation
License:	In Copyright
Information on rights of use:	https://rightsstatements.org/vocab/InC/1.0/
Extent:	vii, 157 Seiten
Appears in collections:	JGU-Publikationen