Journal of High Energy Physics (Jun 2021)
Measurement of the very rare K + → π + ν ν ¯ $$ {\pi}^{+}\nu \overline{\nu} $$ decay
- The NA62 collaboration,
- E. Cortina Gil,
- A. Kleimenova,
- E. Minucci,
- S. Padolski,
- P. Petrov,
- A. Shaikhiev,
- R. Volpe,
- T. Numao,
- Y. Petrov,
- B. Velghe,
- D. Bryman,
- J. Fu,
- T. Husek,
- J. Jerhot,
- K. Kampf,
- M. Zamkovsky,
- R. Aliberti,
- G. Khoriauli,
- J. Kunze,
- D. Lomidze,
- L. Peruzzo,
- M. Vormstein,
- R. Wanke,
- P. Dalpiaz,
- M. Fiorini,
- I. Neri,
- A. Norton,
- F. Petrucci,
- H. Wahl,
- A. Cotta Ramusino,
- A. Gianoli,
- E. Iacopini,
- G. Latino,
- M. Lenti,
- A. Parenti,
- A. Bizzeti,
- F. Bucci,
- A. Antonelli,
- G. Georgiev,
- V. Kozhuharov,
- G. Lanfranchi,
- S. Martellotti,
- M. Moulson,
- T. Spadaro,
- F. Ambrosino,
- T. Capussela,
- M. Corvino,
- D. Di Filippo,
- P. Massarotti,
- M. Mirra,
- M. Napolitano,
- G. Saracino,
- G. Anzivino,
- F. Brizioli,
- E. Imbergamo,
- R. Lollini,
- R. Piandani,
- C. Santoni,
- M. Barbanera,
- P. Cenci,
- B. Checcucci,
- P. Lubrano,
- M. Lupi,
- M. Pepe,
- M. Piccini,
- F. Costantini,
- L. Di Lella,
- N. Doble,
- M. Giorgi,
- S. Giudici,
- G. Lamanna,
- E. Lari,
- E. Pedreschi,
- M. Sozzi,
- C. Cerri,
- R. Fantechi,
- L. Pontisso,
- F. Spinella,
- I. Mannelli,
- G. D’Agostini,
- M. Raggi,
- A. Biagioni,
- E. Leonardi,
- A. Lonardo,
- P. Valente,
- P. Vicini,
- R. Ammendola,
- V. Bonaiuto,
- A. Fucci,
- A. Salamon,
- F. Sargeni,
- R. Arcidiacono,
- B. Bloch-Devaux,
- M. Boretto,
- E. Menichetti,
- E. Migliore,
- D. Soldi,
- C. Biino,
- A. Filippi,
- F. Marchetto,
- J. Engelfried,
- N. Estrada-Tristan,
- A. M. Bragadireanu,
- S. A. Ghinescu,
- O. E. Hutanu,
- A. Baeva,
- D. Baigarashev,
- D. Emelyanov,
- T. Enik,
- V. Falaleev,
- V. Kekelidze,
- A. Korotkova,
- L. Litov,
- D. Madigozhin,
- M. Misheva,
- N. Molokanova,
- S. Movchan,
- I. Polenkevich,
- Yu. Potrebenikov,
- S. Shkarovskiy,
- A. Zinchenko,
- S. Fedotov,
- E. Gushchin,
- A. Khotyantsev,
- Y. Kudenko,
- V. Kurochka,
- M. Medvedeva,
- A. Mefodev,
- S. Kholodenko,
- V. Kurshetsov,
- V. Obraztsov,
- A. Ostankov,
- V. Semenov,
- V. Sugonyaev,
- O. Yushchenko,
- L. Bician,
- T. Blazek,
- V. Cerny,
- Z. Kucerova,
- J. Bernhard,
- A. Ceccucci,
- H. Danielsson,
- N. De Simone,
- F. Duval,
- B. Döbrich,
- L. Federici,
- E. Gamberini,
- L. Gatignon,
- R. Guida,
- F. Hahn,
- E. B. Holzer,
- B. Jenninger,
- M. Koval,
- P. Laycock,
- G. Lehmann Miotto,
- P. Lichard,
- A. Mapelli,
- R. Marchevski,
- K. Massri,
- M. Noy,
- V. Palladino,
- M. Perrin-Terrin,
- J. Pinzino,
- V. Ryjov,
- S. Schuchmann,
- S. Venditti,
- T. Bache,
- M. B. Brunetti,
- V. Duk,
- V. Fascianelli,
- J. R. Fry,
- F. Gonnella,
- E. Goudzovski,
- J. Henshaw,
- L. Iacobuzio,
- C. Lazzeroni,
- N. Lurkin,
- F. Newson,
- C. Parkinson,
- A. Romano,
- A. Sergi,
- A. Sturgess,
- J. Swallow,
- H. Heath,
- R. Page,
- S. Trilov,
- B. Angelucci,
- D. Britton,
- C. Graham,
- D. Protopopescu,
- J. Carmignani,
- J. B. Dainton,
- R. W. L. Jones,
- G. Ruggiero,
- L. Fulton,
- D. Hutchcroft,
- E. Maurice,
- B. Wrona,
- A. Conovaloff,
- P. Cooper,
- D. Coward,
- P. Rubin
Affiliations
- The NA62 collaboration
- E. Cortina Gil
- Université Catholique de Louvain
- A. Kleimenova
- Université Catholique de Louvain
- E. Minucci
- Université Catholique de Louvain
- S. Padolski
- Université Catholique de Louvain
- P. Petrov
- Université Catholique de Louvain
- A. Shaikhiev
- Université Catholique de Louvain
- R. Volpe
- Université Catholique de Louvain
- T. Numao
- TRIUMF
- Y. Petrov
- TRIUMF
- B. Velghe
- TRIUMF
- D. Bryman
- TRIUMF
- J. Fu
- University of British Columbia
- T. Husek
- Charles University
- J. Jerhot
- Université Catholique de Louvain
- K. Kampf
- Charles University
- M. Zamkovsky
- Charles University
- R. Aliberti
- Institut für Physik and PRISMA Cluster of Excellence, Universität Mainz
- G. Khoriauli
- Institut für Physik and PRISMA Cluster of Excellence, Universität Mainz
- J. Kunze
- Institut für Physik and PRISMA Cluster of Excellence, Universität Mainz
- D. Lomidze
- Institut für Physik and PRISMA Cluster of Excellence, Universität Mainz
- L. Peruzzo
- Institut für Physik and PRISMA Cluster of Excellence, Universität Mainz
- M. Vormstein
- Institut für Physik and PRISMA Cluster of Excellence, Universität Mainz
- R. Wanke
- Institut für Physik and PRISMA Cluster of Excellence, Universität Mainz
- P. Dalpiaz
- Dipartimento di Fisica e Scienze della Terra dell’Università e INFN, Sezione di Ferrara
- M. Fiorini
- Dipartimento di Fisica e Scienze della Terra dell’Università e INFN, Sezione di Ferrara
- I. Neri
- Dipartimento di Fisica e Scienze della Terra dell’Università e INFN, Sezione di Ferrara
- A. Norton
- Dipartimento di Fisica e Scienze della Terra dell’Università e INFN, Sezione di Ferrara
- F. Petrucci
- Dipartimento di Fisica e Scienze della Terra dell’Università e INFN, Sezione di Ferrara
- H. Wahl
- Institut für Physik and PRISMA Cluster of Excellence, Universität Mainz
- A. Cotta Ramusino
- INFN, Sezione di Ferrara
- A. Gianoli
- INFN, Sezione di Ferrara
- E. Iacopini
- Dipartimento di Fisica e Astronomia dell’Università e INFN, Sezione di Firenze
- G. Latino
- Dipartimento di Fisica e Astronomia dell’Università e INFN, Sezione di Firenze
- M. Lenti
- Dipartimento di Fisica e Astronomia dell’Università e INFN, Sezione di Firenze
- A. Parenti
- Dipartimento di Fisica e Astronomia dell’Università e INFN, Sezione di Firenze
- A. Bizzeti
- INFN, Sezione di Firenze
- F. Bucci
- INFN, Sezione di Firenze
- A. Antonelli
- Laboratori Nazionali di Frascati
- G. Georgiev
- Laboratori Nazionali di Frascati
- V. Kozhuharov
- Laboratori Nazionali di Frascati
- G. Lanfranchi
- Laboratori Nazionali di Frascati
- S. Martellotti
- Laboratori Nazionali di Frascati
- M. Moulson
- Laboratori Nazionali di Frascati
- T. Spadaro
- Laboratori Nazionali di Frascati
- F. Ambrosino
- Dipartimento di Fisica “Ettore Pancini” e INFN, Sezione di Napoli
- T. Capussela
- Dipartimento di Fisica “Ettore Pancini” e INFN, Sezione di Napoli
- M. Corvino
- Dipartimento di Fisica “Ettore Pancini” e INFN, Sezione di Napoli
- D. Di Filippo
- Dipartimento di Fisica “Ettore Pancini” e INFN, Sezione di Napoli
- P. Massarotti
- Dipartimento di Fisica “Ettore Pancini” e INFN, Sezione di Napoli
- M. Mirra
- Dipartimento di Fisica “Ettore Pancini” e INFN, Sezione di Napoli
- M. Napolitano
- Dipartimento di Fisica “Ettore Pancini” e INFN, Sezione di Napoli
- G. Saracino
- Dipartimento di Fisica “Ettore Pancini” e INFN, Sezione di Napoli
- G. Anzivino
- Dipartimento di Fisica e Geologia dell’Università e INFN, Sezione di Perugia
- F. Brizioli
- Dipartimento di Fisica e Geologia dell’Università e INFN, Sezione di Perugia
- E. Imbergamo
- Dipartimento di Fisica e Geologia dell’Università e INFN, Sezione di Perugia
- R. Lollini
- Dipartimento di Fisica e Geologia dell’Università e INFN, Sezione di Perugia
- R. Piandani
- Dipartimento di Fisica e Geologia dell’Università e INFN, Sezione di Perugia
- C. Santoni
- Dipartimento di Fisica e Geologia dell’Università e INFN, Sezione di Perugia
- M. Barbanera
- INFN, Sezione di Perugia
- P. Cenci
- INFN, Sezione di Perugia
- B. Checcucci
- INFN, Sezione di Perugia
- P. Lubrano
- INFN, Sezione di Perugia
- M. Lupi
- INFN, Sezione di Perugia
- M. Pepe
- INFN, Sezione di Perugia
- M. Piccini
- INFN, Sezione di Perugia
- F. Costantini
- Dipartimento di Fisica dell’Università e INFN, Sezione di Pisa
- L. Di Lella
- Institut für Physik and PRISMA Cluster of Excellence, Universität Mainz
- N. Doble
- Institut für Physik and PRISMA Cluster of Excellence, Universität Mainz
- M. Giorgi
- Dipartimento di Fisica dell’Università e INFN, Sezione di Pisa
- S. Giudici
- Dipartimento di Fisica dell’Università e INFN, Sezione di Pisa
- G. Lamanna
- Dipartimento di Fisica dell’Università e INFN, Sezione di Pisa
- E. Lari
- Dipartimento di Fisica dell’Università e INFN, Sezione di Pisa
- E. Pedreschi
- Dipartimento di Fisica dell’Università e INFN, Sezione di Pisa
- M. Sozzi
- Dipartimento di Fisica dell’Università e INFN, Sezione di Pisa
- C. Cerri
- INFN, Sezione di Pisa
- R. Fantechi
- INFN, Sezione di Pisa
- L. Pontisso
- INFN, Sezione di Pisa
- F. Spinella
- INFN, Sezione di Pisa
- I. Mannelli
- Scuola Normale Superiore e INFN, Sezione di Pisa
- G. D’Agostini
- Dipartimento di Fisica, Sapienza Università di Roma e INFN, Sezione di Roma I
- M. Raggi
- Dipartimento di Fisica, Sapienza Università di Roma e INFN, Sezione di Roma I
- A. Biagioni
- INFN, Sezione di Roma I
- E. Leonardi
- INFN, Sezione di Roma I
- A. Lonardo
- INFN, Sezione di Roma I
- P. Valente
- INFN, Sezione di Roma I
- P. Vicini
- INFN, Sezione di Roma I
- R. Ammendola
- INFN, Sezione di Roma Tor Vergata
- V. Bonaiuto
- INFN, Sezione di Roma Tor Vergata
- A. Fucci
- INFN, Sezione di Roma Tor Vergata
- A. Salamon
- INFN, Sezione di Roma Tor Vergata
- F. Sargeni
- INFN, Sezione di Roma Tor Vergata
- R. Arcidiacono
- Dipartimento di Fisica dell’Università e INFN, Sezione di Torino
- B. Bloch-Devaux
- Dipartimento di Fisica dell’Università e INFN, Sezione di Torino
- M. Boretto
- Dipartimento di Fisica dell’Università e INFN, Sezione di Torino
- E. Menichetti
- Dipartimento di Fisica dell’Università e INFN, Sezione di Torino
- E. Migliore
- Dipartimento di Fisica dell’Università e INFN, Sezione di Torino
- D. Soldi
- Dipartimento di Fisica dell’Università e INFN, Sezione di Torino
- C. Biino
- INFN, Sezione di Torino
- A. Filippi
- INFN, Sezione di Torino
- F. Marchetto
- INFN, Sezione di Torino
- J. Engelfried
- Instituto de Física, Universidad Autónoma de San Luis Potosí
- N. Estrada-Tristan
- Instituto de Física, Universidad Autónoma de San Luis Potosí
- A. M. Bragadireanu
- Horia Hulubei National Institute of Physics for R&D in Physics and Nuclear Engineering
- S. A. Ghinescu
- Horia Hulubei National Institute of Physics for R&D in Physics and Nuclear Engineering
- O. E. Hutanu
- Horia Hulubei National Institute of Physics for R&D in Physics and Nuclear Engineering
- A. Baeva
- Joint Institute for Nuclear Research
- D. Baigarashev
- Joint Institute for Nuclear Research
- D. Emelyanov
- Joint Institute for Nuclear Research
- T. Enik
- Joint Institute for Nuclear Research
- V. Falaleev
- Joint Institute for Nuclear Research
- V. Kekelidze
- Joint Institute for Nuclear Research
- A. Korotkova
- Joint Institute for Nuclear Research
- L. Litov
- Joint Institute for Nuclear Research
- D. Madigozhin
- Joint Institute for Nuclear Research
- M. Misheva
- Joint Institute for Nuclear Research
- N. Molokanova
- Joint Institute for Nuclear Research
- S. Movchan
- Joint Institute for Nuclear Research
- I. Polenkevich
- Joint Institute for Nuclear Research
- Yu. Potrebenikov
- Joint Institute for Nuclear Research
- S. Shkarovskiy
- Joint Institute for Nuclear Research
- A. Zinchenko
- Joint Institute for Nuclear Research
- S. Fedotov
- Institute for Nuclear Research of the Russian Academy of Sciences
- E. Gushchin
- Institute for Nuclear Research of the Russian Academy of Sciences
- A. Khotyantsev
- Institute for Nuclear Research of the Russian Academy of Sciences
- Y. Kudenko
- Institute for Nuclear Research of the Russian Academy of Sciences
- V. Kurochka
- Institute for Nuclear Research of the Russian Academy of Sciences
- M. Medvedeva
- Institute for Nuclear Research of the Russian Academy of Sciences
- A. Mefodev
- Institute for Nuclear Research of the Russian Academy of Sciences
- S. Kholodenko
- Institute for High Energy Physics - State Research Center of Russian Federation
- V. Kurshetsov
- Institute for High Energy Physics - State Research Center of Russian Federation
- V. Obraztsov
- Institute for High Energy Physics - State Research Center of Russian Federation
- A. Ostankov
- Institute for High Energy Physics - State Research Center of Russian Federation
- V. Semenov
- Institute for High Energy Physics - State Research Center of Russian Federation
- V. Sugonyaev
- Institute for High Energy Physics - State Research Center of Russian Federation
- O. Yushchenko
- Institute for High Energy Physics - State Research Center of Russian Federation
- L. Bician
- Faculty of Mathematics, Physics and Informatics, Comenius University
- T. Blazek
- Faculty of Mathematics, Physics and Informatics, Comenius University
- V. Cerny
- Faculty of Mathematics, Physics and Informatics, Comenius University
- Z. Kucerova
- Faculty of Mathematics, Physics and Informatics, Comenius University
- J. Bernhard
- CERN, European Organization for Nuclear Research
- A. Ceccucci
- CERN, European Organization for Nuclear Research
- H. Danielsson
- CERN, European Organization for Nuclear Research
- N. De Simone
- CERN, European Organization for Nuclear Research
- F. Duval
- CERN, European Organization for Nuclear Research
- B. Döbrich
- CERN, European Organization for Nuclear Research
- L. Federici
- CERN, European Organization for Nuclear Research
- E. Gamberini
- CERN, European Organization for Nuclear Research
- L. Gatignon
- CERN, European Organization for Nuclear Research
- R. Guida
- CERN, European Organization for Nuclear Research
- F. Hahn
- CERN, European Organization for Nuclear Research
- E. B. Holzer
- CERN, European Organization for Nuclear Research
- B. Jenninger
- CERN, European Organization for Nuclear Research
- M. Koval
- Charles University
- P. Laycock
- CERN, European Organization for Nuclear Research
- G. Lehmann Miotto
- CERN, European Organization for Nuclear Research
- P. Lichard
- CERN, European Organization for Nuclear Research
- A. Mapelli
- CERN, European Organization for Nuclear Research
- R. Marchevski
- Institut für Physik and PRISMA Cluster of Excellence, Universität Mainz
- K. Massri
- CERN, European Organization for Nuclear Research
- M. Noy
- CERN, European Organization for Nuclear Research
- V. Palladino
- CERN, European Organization for Nuclear Research
- M. Perrin-Terrin
- Université Catholique de Louvain
- J. Pinzino
- INFN, Sezione di Pisa
- V. Ryjov
- CERN, European Organization for Nuclear Research
- S. Schuchmann
- Institut für Physik and PRISMA Cluster of Excellence, Universität Mainz
- S. Venditti
- CERN, European Organization for Nuclear Research
- T. Bache
- University of Birmingham
- M. B. Brunetti
- University of Birmingham
- V. Duk
- INFN, Sezione di Perugia
- V. Fascianelli
- University of Birmingham
- J. R. Fry
- University of Birmingham
- F. Gonnella
- University of Birmingham
- E. Goudzovski
- University of Birmingham
- J. Henshaw
- University of Birmingham
- L. Iacobuzio
- University of Birmingham
- C. Lazzeroni
- University of Birmingham
- N. Lurkin
- Université Catholique de Louvain
- F. Newson
- University of Birmingham
- C. Parkinson
- Université Catholique de Louvain
- A. Romano
- University of Birmingham
- A. Sergi
- University of Birmingham
- A. Sturgess
- University of Birmingham
- J. Swallow
- University of Birmingham
- H. Heath
- University of Bristol
- R. Page
- University of Bristol
- S. Trilov
- University of Bristol
- B. Angelucci
- University of Glasgow
- D. Britton
- University of Glasgow
- C. Graham
- University of Glasgow
- D. Protopopescu
- University of Glasgow
- J. Carmignani
- University of Lancaster
- J. B. Dainton
- University of Lancaster
- R. W. L. Jones
- University of Lancaster
- G. Ruggiero
- Dipartimento di Fisica e Astronomia dell’Università e INFN, Sezione di Firenze
- L. Fulton
- University of Liverpool
- D. Hutchcroft
- University of Liverpool
- E. Maurice
- University of Liverpool
- B. Wrona
- University of Liverpool
- A. Conovaloff
- George Mason University
- P. Cooper
- George Mason University
- D. Coward
- George Mason University
- P. Rubin
- George Mason University
- DOI
- https://doi.org/10.1007/JHEP06(2021)093
- Journal volume & issue
-
Vol. 2021,
no. 6
pp. 1 – 27
Abstract
Abstract The NA62 experiment reports the branching ratio measurement BR K + → π + ν ν ¯ = 10.6 − 3.4 + 4.0 stat ± 0.9 syst × 10 − 11 $$ \mathrm{BR}\left({K}^{+}\to {\pi}^{+}\nu \overline{\nu}\right)=\left({10.6}_{-3.4}^{+4.0}\left|{}_{\mathrm{stat}}\right.\pm {0.9}_{\mathrm{syst}}\right)\times {10}^{-11} $$ at 68% CL, based on the observation of 20 signal candidates with an expected background of 7.0 events from the total data sample collected at the CERN SPS during 2016–2018. This provides evidence for the very rare K + → π + ν ν ¯ $$ {\pi}^{+}\nu \overline{\nu} $$ decay, observed with a significance of 3.4σ. The experiment achieves a single event sensitivity of (0.839 ± 0.054) × 10 −11, corresponding to 10.0 events assuming the Standard Model branching ratio of (8.4 ± 1.0) × 10 −11. This measurement is also used to set limits on BR(K + → π + X), where X is a scalar or pseudo-scalar particle. Details are given of the analysis of the 2018 data sample, which corresponds to about 80% of the total data sample.
Keywords
- FCNC Interaction
- Flavour Changing Neutral Currents
- Rare decay
- Fixed target experiments
- Flavor physics