Extraction of the scalar wave in J/Psi -> gamma pi0 pi0 using the ComPWA Framework
Date issued
Authors
Editors
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
License
Abstract
Die zentrale Frage der Hadronenphysik, die bislang noch nicht vollständig geklärt werden konnte, ist die Frage, woher das Proton seine Ruhemasse erhält. Nur etwa 2% seiner Ruhemasse stammen von den Valenzquarks, die restlichen 98% werden von der sehr energiereichen Bindung erzeugt, welche aus Austauschteilchen (Gluonen) und Quantenfluktuationen (Seequarks) besteht. Allerdings konnten bisher nicht alle Eigenschaften der Bindung in der starken Wechselwirkung ergründet werden. Die Frage nach der Natur der starken Wechselwirkung ist gleichbedeutend mit der Frage,ob es andere, sogenannte exotische Teilchen gibt, die eine andere innere Struktur besitzen als die konventionellen Hadronen (Mesonen und Baryonen). Ein Großteil des Physikprogramms der Experimente PANDA an FAIR und BESIII in Peking umfasst daher die Suche nach bislang unentdeckten konventionellen und exotischen Zuständen wie z.B. Hybriden, Tetraquarkzuständen und Gluon-Bällen. Für die meisten Analysen im Rahmen der Hadronspektroskopie ist eine aufwendige, soge-
nannte Amplitudenanalyse wie z.B. eine Partialwellenanalyse notwendig, um mögliche Kandidaten zu identifizieren und bekannte Zustände zu klassifizieren. Als Beispiel dafür, wie die erhöhte Genauigkeit und die Verfügbarkeit größerer Datenmengen neue Anforderungen an Analysemethoden stellt, wird hier eine modellunabhängige Extraktion von Wellen vorgestellt und an J/Psi -> gamma pi0 pi0 Monte-Carlo-Daten getestet. Für diese und weitere zukünftige Methoden wird ein neues, flexibles und effizientes Amplitudenanalyse-Framework namens ComPWA entwickelt. Es ist modular aufgebaut, um eine möglichst einfache Erweiterungen durch neue Modelle und Formalismen zu ermöglichen. Darüber hinaus erlaubt es die simultane Analyse mehrerer Datensätze, sogar wenn diese von verschiedenen Experimenten stammen. Um Einschränkungen bezüglich der Anwendung sowie für die Weiterentwicklung der Software zu verhindern, wurde die Erfahrung aus den Softwarepaketen bisheriger Analyseprogramme anderer Experimente für die Entwicklung von ComPWA genutzt. Die Anforderungen umfassen die Parallelisierung, Modelle mit vielen freien Parametern, Verwaltung von komplexen Analysen, das Erreichen von besserer Vergleichbarkeit zwischen Analysen und die einfache Kontrolle systematischer Unsicherheiten. In dieser
Arbeit werden der Entwurf des ComPWA-Frameworks, die Entwicklung der Wellenextraktion und die Ergebnisse der J/Psi -> gamma pi0 pi0 Analyse vorgestellt