The production of _j63 [eta] and {_w63 [omega] mesons in 3.5 GeV p+p interaction in HADES

The study of meson production in proton-proton collisions in the energy range
up to one GeV above the production threshold provides valuable information about
the nature of the nucleon-nucleon interaction. Theoretical 
The study of meson production in proton-proton collisions in the energy range
up to one GeV above the production threshold provides valuable information about
the nature of the nucleon-nucleon interaction. Theoretical models describe the interaction
between nucleons via the exchange of mesons. In such models, different
mechanisms contribute to the production of the mesons in nucleon-nucleon collisions.
The measurement of total and differential production cross sections provide information
which can help in determining the magnitude of the various mechanisms.
Moreover, such cross section information serves as an input to the transport calculations
which describe e.g. the production of e+e− pairs in proton- and pion-induced
reactions as well as in heavy ion collisions.
In this thesis, the production of ω and η mesons in proton-proton collisions at 3.5
GeV beam energy was studied using the High Acceptance DiElectron Spectrometer
(HADES) installed at the Schwerionensynchrotron (SIS 18) at the Helmholtzzenturm
f¨ur Schwerionenforschung in Darmstadt.
About 80 000 ω mesons and 35 000 η mesons were reconstructed. Total production
cross sections of both mesons were determined. Furthermore, the collected statistics
allowed for extracting angular distributions of both mesons as well as performing
Dalitz plot studies.
The ω and η mesons were reconstructed via their decay into three pions (π+π−π0)
in the exclusive reaction pp −→ ppπ+π−π0. The charged particles were identified
via their characteristic energy loss, via the measurement of their time of flight and
momentum, or using kinematics.
The neutral pion was reconstructed using the missing mass method. A kinematic
fit was applied to improve the resolution and to select events in which a π0 was
produced.
The correction of measured yields for the effects of spectrometer acceptance was done
as a function of four variables (two invariant masses and two angles). Systematic
studies of the acceptance for different input distributions were performed.
The measured yields were normalized to the number of measured events of elastic
scattering. Systematic errors due to the methods of the data analysis and the
background subtraction were investigated.
Production angular distributions of ω and η mesons were measured. Both mesons
exhibit a slightly anisotropic angular distribution.
The Dalitz plot of ω meson production shows indications of resonant production.
However, the deviation of the distribution from the one expected by phase space
simulations is not large.
The Dalitz plot of η meson production shows a signal of the production via the
N(1535) resonance, The contribution of N(1535) to the production was quantified
to be about 47%. The angular distribution of η mesons does not show significant
differences between resonant and non resonant production.
The total production cross section of ω mesons in the reaction pp −→ ppω was
determined to be 106.5 ± 0.9 (stat) ± 7.9 (sys) [μb] where stat indicates statistical
error and sys indicates systematic error, while that of η mesons was determined to
be 136.9 ± 0.9 (stat) ± 10.1 (sys) [μb] in the reaction pp −→ ppη
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Die Untersuchung der Mesonenproduktion in Proton-Proton Kollisionen bei Energien
von bis zu einem GeV ¨uber der Produktionsschwelle liefert wichtige Informationen
¨uber die Wechselwirkung zwischen Nukleonen. Theoretisc
Die Untersuchung der Mesonenproduktion in Proton-Proton Kollisionen bei Energien
von bis zu einem GeV ¨uber der Produktionsschwelle liefert wichtige Informationen
¨uber die Wechselwirkung zwischen Nukleonen. Theoretische Modelle
beschreiben die Wechselwirkung zwischen Nukleonen ¨uber den Austausch von Mesonen.
In diesen Modellen tragen verschiedene Wechselwirkungsmechanismen zur Produktion
von Mesonen in Nukleon-Nukleon Kollisionen bei. Messungen von differentiellen
und integralen Produktionsquerschnitten liefern somit wichtige Informationen,
mit deren Hilfe der Beitrag der einzelnen Wechselwirkungsmechanismen ermittelt
werden kann. Dar¨uber hinaus liefern solche Studien essentielle Ausgangsdaten
f¨ur Transportmodelle, die z.B. die Elektronenpaarproduktion in Pion- und Protoninduzierten
Reaktionen sowie in Schwerionenkollisionen beschreiben.
Im Rahmen dieser Arbeit wurden differentielle und integrale Produktionsquerschnitte
von ω und η Mesonen in Proton-Proton Reaktionen bei 3,5 GeV Strahlenergie
mit dem High Acceptance DiElektron Spectrometer (HADES) am Schwerionensynchroton
des Helmholtzzentrum f¨ur Schwerionenforschung in Darmstadt
gemessen. Etwa 80.000 ω Mesonen und 35.000 η Mesonen wurden rekonstruiert.
Diese Statistik erlaubte die Untersuchung von Winkelverteilungen und
Dalitz-Diagrammen.
ω und η Mesonen wurden im Zerfallskanal (π+π−π0) in der exklusiven Reaktion
pp −→ ppπ+π−π0 rekonstruiert. Die geladenen Teilchen im Endzustand wurden mittels
deren charakteristischen Energieverlustes, durch die Messung von Flugzeit und
Impuls und durch die Reaktionskinematik identifiziert. Das neutrale Pion wurde mit
der ”fehlende Masse”Methode rekonstruiert. Um die Massenaufl¨osung des Rekonstruierten
η Signal zu verbessern und um Ereignisse, in denen ein π0 produziert
wurde, zu identifizieren, wurde ein kinematischer Fit angewendet.
Die Korrektur der gemessenen Daten auf Effekte der Spektrometereffizienz und
Akzeptanz wurde in vier Dimensionen durchgef¨uhrt (zwei Massen- und zwei Winkel-
Dimensionen). Die Akzeptanz des Spektrometers f¨ur unterschiedliche Winkelverteilungen
wurde mit Hilfe von umfassenden Simulationen systematisch untersucht. Die
gemessenen Daten wurden auf den Querschnitt von der Proton-Proton elastischer
Streuung bei dem gleichen Strahlimpuls normiert. Systematische Fehler aufgrund
der verschiedenen Algorithmen der Datenanalyse und des Untergrundabzugs wurden
bestimmt.
Die Winkelverteilungen von ω und η Mesonen im Schwerpunktsystem der Reaktion
wurden gemessen. Beide Verteilungen sind leicht anisotrop. Das ppω Dalitz-
Diagramm zeigt einen Hinweis auf einen Produktionsmechanismus abweichend von
der einfachen Phasenraumproduktion. Jedoch ist die Abweichung der gemessenen
Verteilung von Phasenraumsimulationen nicht groß. Hingegen zeigt das ppη Dalitz-
Diagramm ein Signal der resonanten Produktion ¨uber die N(1535) Resonanz. Etwa
die H¨alfte aller η Mesonen werden ¨uber die N(1535) Resonanz produziert. Die
Winkelverteilung von η Mesonen im Schwerpunktsystem ¨andert sich f¨ur resonante
und nicht resonante Produktion nicht.
Der totale Wirkungsquerschnitt f¨ur die Produktion von ω Mesonen in der exklusiven
Reaktion pp −→ ppω betr¨agt 106, 5 ± 0,9 (stat) ± 7,9 (sys) [μb].
F¨ur die η Mesonen betr¨agt der totale Produktionswirkungsquerschnitt
136, 9 ± 0,9 (stat) ± 10,1 (sys) [μb] in der exklusiven Reaktion pp −→ ppη
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Metadaten
Author:Khaled Teilab
URN:urn:nbn:de:hebis:30:3-242652
URL:http://http:/fias.uni-frankfurt.de/helmholtz/publications/thesis/Khaled_Teilab.pdf
Referee:Herbert Ströbele, Joachim Stroth
Document Type:Doctoral Thesis
Language:English
Date of Publication (online):2012/03/08
Year of first Publication:2011
Publishing Institution:Univ.-Bibliothek Frankfurt am Main
Granting Institution:Johann Wolfgang Goethe-Univ.
Date of final exam:2011/08/31
Release Date:2012/03/08
Pagenumber:XV, 132
Note:
Diese Dissertation steht außerhalb der Universitätsbibliothek leider (aus urheberrechtlichen Gründen) nicht im Volltext zur Verfügung. Die CD-ROM kann (auch über Fernleihe) bei der UB Frankfurt am Main ausgeliehen werden.Benutzen Sie evtl. auch die o.g. URL
HeBIS PPN:312782853
Institutes:Physik
Dewey Decimal Classification:530 Physik
Sammlungen:Universitätspublikationen
Licence (German):License LogoArchivex. zur Lesesaalplatznutzung § 52b UrhG

$Rev: 11761 $