Preparation for the accurate luminosity measurement by antiproton-proton elastic scattering and feasibility study for observation of hc hadronic decay modes at the P̄ANDA experiment

Abstract

Antiprotonen zum Einsatz kommen, die auf ein festes Target geführt werden. Der Schwerpunkt des PANDA-Physikprogrammes liegt auf dem Studium der starken Wechselwirkung im Energiebereich des Charm-Quarks, und hier im Bereich der Charm- und Charmonium-spektroskopie. Die zu erwartende Menge an Daten von PANDA ermöglicht sowohl neue Entdeckungen im Gebiet der Hadronphysik, als auch die Messung von Teilcheneigen-schaften bereits bekannter Teilchen mit höherer Präzision als bisher. Die Luminosität ist ein Maß für die Häufigkeit von Reaktionen an Teilchenbeschle-unigeranlagen. Mit Hilfe der Messung der Luminosität können die Strahleigenschaften des Beschleunigers überwacht und gegebenenfalls unmittelbar angepasst werden. Außerdem ist die genaue Kenntnis der Luminosität für die Messung absoluter Wirkungs-querschnitte notwendig.

The PANDA experiment is one of the key projects at the future FAIR facility, which is currently under construction at GSI Darmstadt. Measurements will be performed with antiprotons using a fixed-target setup. One of the pillars of the PANDA program is hadron spectroscopy, in particular studies related to charmonium spectroscopy. The high number of expected collisions allows new discoveries and more accurate measurements of the properties of already known particles. The luminosity is a measure of how efficiently collision events are produced at particle accelerator facilities. Keeping track of luminosity allows monitoring the performance of the accelerator and thus promptly provides information for beam parameter adjustments to optimize the performance. Inrnaddition, precise luminosity data is crucial for absolute cross section measurements.rnFor the PANDA experiment the luminosity will be extracted by monitoring the scattered antiprotons from the antiproton-proton forward elastic scattering. The dedicated detector system, the Luminosity Detector, is currently under construction. The main part of this work describes in detail the developed reconstruction software and summarizes the simulation studies. The systematic uncertainties of the luminosity determination coming from the extraction method are expected to be below 0.1 %.