Im Mittelpunkt des Experimentes COSY-11 am Beschleuniger und Speicherring COSY des Forschungszentrums Jülich steht das Studium der Produktion von Mesonen geringer Massenbreite in der Proton-Proton-Wechselwirkung im Schwellenbereich.
Besonderes Augenmerk verdient dabei die Dynamik der assoziierten Produktion des im Valenzbereich des Eingangskanals nicht enthaltenen Quarkflavours der Strangeness. Mit der Reaktion pp->ppK+K- wird die zugehörige elementare Reaktion ohne Änderung des Quarkgehaltes beteiligter Baryonen studiert. Wirkungsquerschnitte dieses Ausgangskanals sind in der Nähe der Reaktionsschwelle bislang nicht bekannt.
Indem mit der Schwellenproduktion von Mesonen hohe Impulsüberträge zwischen den beteiligten Baryonen verbunden sind, erscheint dieser experimentelle Zugang zugleich als Sonde der kurzreichweitigen Nukleon-Nukleon-Wechselwirkung. Eine Messung der Anregungsfunktion kann zudem über die Stärke der K-Kbar-Wechselwirkung Aufschluß geben, deren Kenntnis besonders durch die Diskussion der Natur skalarer Resonanzen im Massenbereich um 1 GeV/c2 motiviert ist.
In Vorbereitung der Messungen an der COSY-11-Installation wurde die FASTBUS-Komponente des Datenaufnahmesystems in Betrieb genommen. Ein optimiertes Zeitverhalten mit Totzeiten unterhalb einer Millisekunde garantiert eine bestmögliche Ausnutzung der experimentell verfügbaren Luminosität.
Durch eine kinematisch vollständige Rekonstruktion des Vierteilchen-Endzustandes wird ein erster totaler Wirkungsquerschnitt der Reaktion pp->ppK+K- nahe der Schwelle bestimmt. Bei einer Überschußenergie von 6.1±1.6 MeV ergibt sich ein Wert von 490 +400/-370 pb, der trotz seiner geringen Größe über die am internen Target erreichte Luminosität durch den Nachweis zweier Ereignisse zugänglich wird.
Die Normierung der gemessenen Zählrate beruht auf der simultanen Messung der elastischen Proton-Proton-Streuung als Referenzreaktion. Die Ereignisselektion des (ppK+K-)-Endzustandes und des elastischen Kanals verbunden mit einer Bestimmung der Luminosität werden in diesem Zusammenhang diskutiert.
Unter Berücksichtigung des Vierkörper-Phasenraumes sowie der Final-State-Wechselwirkung des Proton-Proton-Systems sind erste Vorhersagen in Bezug auf die Anregungsfunktion im Schwellenbereich möglich.
Doktorarbeit im PostScript-Format (~11.2MB)
The experimental facility COSY-11 at the cooler synchrotron and storage ring COSY Jülich is focussed on studying the production of small width mesons in the proton-proton interaction close to threshold.
As the valence quark system of the initial two proton state does not contain the strange quark flavour, the dynamics of such associated production mechanism is of unique interest. Hitherto, experimental cross section values of the elementary reaction conserving the baryon valence quark content, i.e. the pp->ppK+K- reaction, are unknown.
With high momentum transfers in the baryon--baryon system at threshold the experimental approach probes the short range part of the nucleon-nucleon interaction. At the same time, the excitation function may reveal the strength of the K-Kbar interaction, which is of particular actuality in view of the discussions on the nature of scalar resonances in the 1 GeV/c2 mass range.
In preparation for first measurements the FASTBUS component within the COSY-11 data acquisition system has been put into operation. Minimized system dead times of less than a millisecond result in an optimum yield from experimentally available luminosities.
A first total cross section of the reaction pp->ppK+K- close to threshold is obtained from a kinematically complete reconstruction of the four particle final state. Overall luminosities achieved at the internal target provide access to a cross section of 490 +400/-370 pb at an excess energy of 6.1±1.6 MeV resulting from the identification of two events.
The normalization of measured counting rates is based on a simultaneous measurement of proton-proton elastic scattering. Event selection for both the elastic channel in view of luminosity determination and the (ppK+K-) final state are discussed.
Taking into consideration four body phase space and the proton-proton final state interaction, first estimates concerning the excitation function close to threshold may be given, baring the possibility of additional physics.
PHD thesis in PostScript-Format (~11.2MB)