Strahlungsbegleitete Pion-Photoproduktion am Proton
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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.