Measurement of the K+ → π+γγ decay

Cortina Gil, E.; Kleimenova, A.; Minucci, E.; Padolski, S.; Petrov, P.; Shaikhiev, A.; Volpe, R.; Numao, T.; Petrov, Y.; Velghe, B.; Wong, V. W. S.; Bryman, D.; Fu, J.; Hives, Z.; Husek, T.; Jerhot, J.; Kampf, K.; Zamkovsky, M.; De Martino, B.; Perrin-Terrin, M.; Döbrich, B.; Lezki, S.; Akmete, A. T.; Aliberti, R.; Khoriauli, G.; Kunze, J.; Lomidze, D.; Peruzzo, L.; Vormstein, M.; Wanke, R.; Dalpiaz, P.; Fiorini, M.; Mazzolari, A.; Neri, I.; Norton, A.; Petrucci, F.; Soldani, M.; Wahl, H.; Bandiera, L.; Cotta Ramusino, A.; Gianoli, A.; Romagnoni, M.; Sytov, A.; Iacopini, E.; Latino, G.; Lenti, M.; Lo Chiatto, P.; Panichi, I.; Parenti, A.; Bizzeti, A.; Bucci, F.; Antonelli, A.; Georgiev, G.; Kozhuharov, V.; Lanfranchi, G.; Martellotti, S.; Moulson, M.; Spadaro, T.; Tinti, G.; Ambrosino, F.; Capussela, T.; Corvino, M.; D'Errico, M.; Di Filippo, D.; Fiorenza, R.; Giordano, R.; Massarotti, P.; Mirra, M.; Napolitano, M.; Rosa, I.; Saracino, G.; Anzivino, G.; Brizioli, F.; Imbergamo, E.; Lollini, R.; Piandani, R.; Santoni, C.; Barbanera, M.; Cenci, P.; Checcucci, B.; Lubrano, P.; Lupi, M.; Pepe, M.; Piccini, M.; Costantini, F.; Di Lella, L.; Doble, N.; Giorgi, M.; Giudici, S.; Lamanna, G.; Lari, E.; Pedreschi, E.; Sozzi, M.; Cerri, C.; Fantechi, R.; Pontisso, L.; Spinella, F.; Mannelli, I.; D'Agostini, G.; Raggi, M.

doi:10.1016/j.physletb.2024.138513

A sample of 3984 candidates of the 𝐾+ → 𝜋+𝛾𝛾 decay, with an estimated background of 291 ± 14 events, was collected by the NA62 experiment at CERN during 2017–2018. In order to describe the observed di-photon mass spectrum, the next-to-leading order contribution in chiral perturbation theory was found to be necessary. The decay branching ratio in the full kinematic range is measured to be (9.61 ± 0.17) × 10−7. The first search for production and prompt decay of an axion-like particle with gluon coupling in the process 𝐾+ →𝜋+𝑎, 𝑎 →𝛾𝛾 is also reported.

Measurement of the K+ → π+γγ decay / Cortina Gil, E.; Kleimenova, A.; Minucci, E.; Padolski, S.; Petrov, P.; Shaikhiev, A.; Volpe, R.; Numao, T.; Petrov, Y.; Velghe, B.; Wong, V. W. S.; Bryman, D.; Fu, J.; Hives, Z.; Husek, T.; Jerhot, J.; Kampf, K.; Zamkovsky, M.; De Martino, B.; Perrin-Terrin, M.; Döbrich, B.; Lezki, S.; Akmete, A. T.; Aliberti, R.; Khoriauli, G.; Kunze, J.; Lomidze, D.; Peruzzo, L.; Vormstein, M.; Wanke, R.; Dalpiaz, P.; Fiorini, M.; Mazzolari, A.; Neri, I.; Norton, A.; Petrucci, F.; Soldani, M.; Wahl, H.; Bandiera, L.; Cotta Ramusino, A.; Gianoli, A.; Romagnoni, M.; Sytov, A.; Iacopini, E.; Latino, G.; Lenti, M.; Lo Chiatto, P.; Panichi, I.; Parenti, A.; Bizzeti, A.; Bucci, F.; Antonelli, A.; Georgiev, G.; Kozhuharov, V.; Lanfranchi, G.; Martellotti, S.; Moulson, M.; Spadaro, T.; Tinti, G.; Ambrosino, F.; Capussela, T.; Corvino, M.; D'Errico, M.; Di Filippo, D.; Fiorenza, R.; Giordano, R.; Massarotti, P.; Mirra, M.; Napolitano, M.; Rosa, I.; Saracino, G.; Anzivino, G.; Brizioli, F.; Imbergamo, E.; Lollini, R.; Piandani, R.; Santoni, C.; Barbanera, M.; Cenci, P.; Checcucci, B.; Lubrano, P.; Lupi, M.; Pepe, M.; Piccini, M.; Costantini, F.; Di Lella, L.; Doble, N.; Giorgi, M.; Giudici, S.; Lamanna, G.; Lari, E.; Pedreschi, E.; Sozzi, M.; Cerri, C.; Fantechi, R.; Pontisso, L.; Spinella, F.; Mannelli, I.; D'Agostini, G.; Raggi, M.. - In: PHYSICS LETTERS. SECTION B. - ISSN 0370-2693. - 850:(2024), pp. 1-11. [10.1016/j.physletb.2024.138513]