Suche nach einer schmalen Dibaryon-Resonanz an COSY-11

Abstract

In Experimenten zum doppelten pionischen Ladungsaustausch (DCX) wurde bei niedrigen Pioneinschußenergien eine resonanzartige Struktur unterhalb der Delta-Resonanz gefunden. Diese Struktur kann beschrieben werden, wenn zusätzlich zum konventionellen DCX-Mechanismus auch ein Prozess über eine Dibaryon-Resonanz abläuft. Das Deuteron als triviales Dibaryon ist wohlbekannt, jedoch hat die hypothetische Dibaryon-Resonanz eine nicht-triviale Quarkkombination. In gewissem Sinne stellt sie einen angeregten Zustand des Deuterons dar und wird deshalb d' genannt.
Da die Experimente zur DCX-Reaktion an Kernen durchgeführt wurden, ist die Möglichkeit nicht auszuschließen, daß ein Kernmediumseffekt der Grund für diese resonanzartige Struktur ist. Um dies entscheiden zu können, muß man nach freien Dibaryonen suchen. Ein erstes Experiment zur Erzeugung von freien Dibaryonen in Proton-Proton Kollisionen wurde 1995 am CELSIUS-Speichering mit dem WASA-PROMICE-Detektor durchgeführt. Bei der Auswertung dieser Daten konnte tatsächlich eine schmale Struktur bei einer Masse von 2.063 GeV/c² gefunden werden.
Ein weiteres Experiment wurde im Juli 1996 am Cooler-Synchrotron COSY (Forschungszentrum Jülich) mit dem COSY-11 Aufbau durchgeführt. Mit der Auswertung der in dieser Strahlzeit gewonnenen Daten beschäftigt sich diese Diplomarbeit. Das COSY-11 Experiment ist sehr gut geeignet, um Reaktionen an der Schwelle zu messen. Es wurden Daten bei 3 verschiedenen Strahlenergien aufgenommen, direkt an der Schwelle der hypothetischen d'-Resonanz (p0=1.360 GeV/c), überhalb der Schwelle (p0=1.374 GeV/c) und unterhalb der Schwelle (p0=1.330 GeV/c).
Die Existenz der d'-Resonanz konnte nach Auswertung der Daten mangels Statistik nicht nachgewiesen werden, jedoch wurden 3 Ereignisse mit je 2 Protonen und einem positiven Pion gefunden. Mit Monte-Carlo Simulationen konnte gezeigt werden, daß man bei der d'-Schwellenenergie jeweils ein Ereignis aus der konventionellen 2-Pion Produktion und ein Ereignis aus der d'-Resonanz erwarten würde. Dies ist in Einklang mit den Daten.
Neben diesen identifizierten pp pi+-Ereignissen wurden auch 2-Spur-Ereignisse (pp, p pi+ und pi+pi+) sowie 1-Spur-Ereignisse (pi+) untersucht. Im Allgemeinen stimmen diese Spektren recht gut mit Monte-Carlo Simulationenüberein.

Diplomarbeit im PostScript-Format (~833kB)