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http://doi.org/10.25358/openscience-3766
Authors: | Rost, Matthias |
Title: | Strahlungsbegleitete Pion-Photoproduktion am Proton |
Online publication date: | 30-May-2005 |
Year of first publication: | 2005 |
Language: | german |
Abstract: | Im Jahre 1997 wurden von Tatischeff et al. bei der
Reaktion
p p -> X p pi+ resonanzartige Zustände im Spektrum der invarianten Masse des
fehlenden Nukleons X bei M = 1004, 1044 und 1094 MeV gefunden. In
einem zweiten Experiment von Filkov et al. beobachtete man bei der
Reaktion p d -> p p X Resonanzstrukturen bei M = 966, 986 und 1003 MeV.
Solche exotischen Resonanzen widersprechen etablierten Nukleonenmodellen,
die die Delta(1232)-Resonanz als ersten Anregungszustand beschreiben. Zur
Deutung der beobachteten Strukturen wurden Quarkcluster-Modelle mit und ohne
Farb-Magnet-Wechselwirkungen entwickelt. Lvov et al. zweifelten die
experimentellen Ergebnisse an, da keine Strukturen in den Daten zur reellen
Comptonstreuung gefunden wurden. Als Gegenargument wurde von Kobushkin
vorgeschlagen, dass diese Resonanzen eine total-antisymmetrische
Spin-Flavour-Wellenfunktion haben und nur der N-2Gamma-Zerfall erlaubt
wäre.
In dieser Arbeit wurde die Reaktion g p -> X pi+ -> n g g pi+ zur Suche nach
diesen exotischen
Resonanzen verwendet. Die Daten wurden parallel zur
Messung der Pion-Polarisierbarkeiten am Mainzer Beschleuniger MAMI genommen.
Durch Bremsstrahlung der Elektronen an einer Radiatorfolie wurden reelle
Photonen erzeugt, deren Energie von der A2-Photonenmarkierungsanlage
(Glasgow-Tagger) bestimmt wurde. Als Protontarget wurde ein 10 cm langes
Flüssigwasserstoff-Target verwendet. Geladene Reaktionsprodukte wurden
unter Vorwärtswinkeln Theta < 20 Grad bezüglich der Strahlachse in einer
Vieldraht-Proportionalkammer nachgewiesen, während Photonen im Spektrometer
TAPS mit 526 BaF2-Kristallen unter Polarwinkeln Theta > 60 Grad detektiert
wurden. Zum Nachweis von Neutronen stand ein Flugzeitdetektor mit insgesamt
111 Einzelmodulen zur Verfügung.
Zum Test der Analysesoftware und des experimentellen Aufbaus wurden
zusätzlich die Reaktionskanäle g p -> p pi0 und g p -> n pi0 pi+
ausgewertet. Für die Ein-Pion-Produktion wurden
differentielle Wirkungsquerschnitte unter
Rückwärtswinkeln bestimmt und
mit theoretischen Modellen und experimentellen Werten verglichen. Für den
Kanal g p -> n pi0 pi+ wurden Spektren invarianter Massen für
verschiedene Teilchenkombinationen ermittelt und mit einer Simulation
verglichen. Die Daten legen nahe, dass die Reaktion hauptsächlich über
eine Anregung der Delta0(1232)-Resonanz verläuft.
Bei der Suche nach exotischen Resonanzen wurden keine
statistisch signifikanten Strukturen gefunden. Es wurden
Obergrenzen für den differentiellen Wirkungsquerschnitt
ermittelt. In the year 1997, Tatischeff et al. found resonance-like states in the invariant mass spectrum of the missing particle X at M = 1004, 1044 and 1094 MeV, utilizing the reaction p p -> X p pi+. Investigating the reaction p d -> p p X, resonance structures have been observed at M = 966, 986 and 1003 MeV in a further experiment by Filkov et al. Such kinds of exotic states contradict various nucleon models which describe the Delta(1232) resonance as the first excited state. Instead, quark cluster models with and without color-magnetic interactions have been formulated to explain these resonance structures. Lvov et al. argued that no such structure had been reported in real Compton scattering data. As a counter argument, Kobushkin suggested that these resonances have a total anti-symmetric spin-flavour wave function and therefore only the N-2gamma decay channel is allowed. In this work, the reaction g p -> X pi+ -> n g g pi+ is utilized for the search of these exotic resonances. Data were taken in parallel with the pion polarisibility experiment at the MAMI accelerator facility in Mainz. Real photons are created by the bremsstrahlung process of the electrons in a thin radiator foil. Their energy is determined by the A2 photon tagging facility (Glasgow tagger). A 10 cm long liquid hydrogen target was used as a proton target. Charged reaction products are detected in a multi wire proportional chamber in forward direction, at theta < 20 degrees with respect to the beam axis, while secondary photons are detected in the 526 BaF2 crystals containing TAPS spectrometer at polar angles of theta > 60 degrees. For neutron detection, a time of flight detector with 111 single modules was used. Additionally, the reaction channels g p -> p pi0 and g p -> n pi0 pi+ are analysed to test the apparatuses. For single pion production, differential cross sections are obtained and compared with theoretical models as well as experimental data. For the g p -> n pi 0 pi+ channel, invariant mass spectra of particles in the final state are determined and compared with simulation. The data indicate that the main branch of this reaction is a transition via the Delta0(1232) resonance. As a result of searching for exotic resonances, no statistically significant structures have been found. Upper limits for the differential cross sections have been determined. |
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-3766 |
URN: | urn:nbn:de:hebis:77-7023 |
Version: | Original work |
Publication type: | Dissertation |
License: | In Copyright |
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Appears in collections: | JGU-Publikationen |