l-(1520)-Produktion in Proton-Proton- und zentralen Blei-Blei-Reaktionen bei 158-GeV-pro-Nukleon

In ultrarelativistischen Schwerionenkollisionen ist es möglich, Dichten und Temperaturen von hochangeregter Kernmaterie zu erreichen, die einen Übergang einer hadronischen Phase in eine partonische Phase zur Folge haben.
In ultrarelativistischen Schwerionenkollisionen ist es möglich, Dichten und Temperaturen von hochangeregter Kernmaterie zu erreichen, die einen Übergang einer hadronischen Phase in eine partonische Phase zur Folge haben. Der Einschluss von Quarks und Gluonen in den Hadronen hebt sich auf, so dass sie sich quasi frei bewegen (Quark-­Gluon-­Plasma). Gitter-­QCD-­Rechnungen zu Folge kann dieser Zustand bei einer zentralen 208 Pb 208 Pb-­Kollision am CERN-­SPS mit den dort zur Verfügung stehenden Einschussenergien erreicht werden. Ziel dieser Arbeit ist die Untersuchung der Delta(1520)­Produktion in p p und zentralen Pb Pb-­Kollisionen bei 158 GeV/Nukleon. Diese Untersuchung wurde im Rahmen des NA49-­Experimentes durchgeführt und basiert auf den Analysemethoden zur Rekonstruktion der invarianten Masse anhand von jeweis 400000 p p­ und Pb Pb-­Ereignissen. Die gesamte Phasenraum-­Akzeptanz der NA49-­Spurendriftkammern liegt bei etwa 1200 nachgewiesenen geladenen Reaktionsprodukten, für das Delta(1520), das zu 22.5 % in ein Proton und ein negativ geladenes Kaon zerfällt, bei etwa 80 %. Da der Endzustand zu 90 % aus Pionen besteht, wird eine Teil­ chenidentifikation zur Reduzierung des kombinatorischen Untergrundes notwendig. Der mit einer Auflösung von besser als 5 % gemessene spezifische Energieverlust erlaubt eine Reduktion der Kombinationen um einen Faktor 11 bei einem Signal­ verlust von einem Faktor 2. Zur Extraktion des Signals vom kombinatorischen Untergrund wird dieser durch ein Mischverfahren erzeugt, bei dem die Kandidaten aus unterschiedlichen Ereignissen miteinander kombiniert werden und vom Origi­ nalspektrum subtrahiert werden. Die Analyse der Pb Pb­Daten stellt eine große Herausforderung an das Verfahren, da das Signal­zu­Untergrundverhältnis von et­ wa 1/600 im Vergleichz u der p p­Datenanalyse sehr klein ist, bei der es bei 1/6 liegt, und somit das subtrahierte Spektrum von der genauen Beschreibung des kombinatorischen Untergrundes abhängt. Dabei hat sich gezeigt, dass ein für die p p­Analyse entwickeltes spurmultiplizitätsabhängiges Mischen die Form des Untergrundes im Maximum der Verteilung besser beschreiben kann als ein Mischen der nur benachbarten Ereignisse. Dies lässt sich jedoch nicht auf die Pb Pb­Analyse übertragen. Nach vielen Untersuchungen bleibt in dem Signalspektrum eine syste­ matische Struktur zurück, die allein von der Anzahl der Kombinationen abhängt und durch die Mischmethode und die Form des Originalspektrums gegeben ist. Eine große Herausforderung der Pb Pb­Analyse ist das Nichtvorhandensein ei­ nes signifikanten Signals im invarianten Massenspektrum, so dass der Einfluss der nötigen Qualitäts­ und Auswahlkriterien nicht direkt an dem Verhalten des Signals untersucht werden kann. Die Teilchenidentifikationskriterien wurden zur sinnvollen Optimierung des Signal­zu­Untergrundverhältnisses aus den dE/dx­Spektren her­ geleitet und zur Kontrolle an dem #­Signal überprüft. Die Optimierung von Signal S zu Untergrund BG erfolgt über die Signifikanz, die sich nach S/Wurzel aus B*G berechnet. Die Einträge des Signals werden mit den Korrekturfaktoren aus einer Simulati­ on auf die gesamte Phasenraum­Akzeptanz zu einer totalen Multiplizität hochgerechnet. Dabei ergibt sich aus der p p­Datenanalyse eine totale Multiplizät des Delta(1520) von 0.0121 ± 0.0020 ± 0.0010, die in guter Übereinstimmung mit den bisher veröffentlichten Literaturdaten liegt. Die Pb Pb­Datenanalyse liefert für die Multiplizät eine Abschätzung der oberen Grenze von 1.4 bei einem Confidence Level von 95 % (2#). Aus den Modellvorhersagen von Becattini ergibt sich eine Multiplizät von 3.5 für den chemischen Freeze­out. Nach den Rechnungen von UrQMD erfahren die Zer­ fallsprodukte des Delta(1520) bis zum thermischen Freeze­out noch Wechselwirkungen unter Energie­ und Impulsaustausch. Dies führt dazu, dass sich diese Teilchen nicht mehr zur invarianten Massen des Delta(1520) rekonstruieren lassen, was einen Verlust von 50 % darstellt. Damit hätten wir laut Becattini 1.7 nachweisbare Delta(1520). Eine weitere Möglichkeit liegt in der Theorie des dichten Mediums, in der die d­ Welle der Delta(1520)­Resonanz an das Medium koppelt und somit ihren Charakter verändert, was eine Verbreiterung oder eine Verschiebung des Signals zur Folge haben kann. Eine solche Signaländerung kann durch den direkten Vergleich der Si­ gnale der p p­Analyse mit der Pb Pb­Analyse im Bereich des statistischen Fehlers nicht bestätigt werden. Von der Experimentseite ist in ein paar Wochen noch mit der Verdopplung der Pb Pb­Datenz u rechnen, so dass diese Fragestellung mit besserer Statistik untersucht werden kann. Unter anderem kann auch die Phasenraumverteilung der Delta(1520)­Resonanz bestimmt werden, für die es bis jetzt noch keine Messung gibt. Zum zeitlichen Ende dieser Arbeit wurde mit vielen Spurfindungs­ und dE/dx­ Verbesserungen von 4.5 % auf etwa 3.5 % der dE/dx­Auflösung der Datensatz neu erstellt, der dann mit der hier angepassten Analyse untersucht wurde. Die Ana­ lyse brachte ein Delta(1520)­Signal mit einer Signifikanz von 6 hervor, aus dem sich eine Multiplizität von 1.45 ± 0.29 ± 0.14 berechnen ließ. Im wesentlichen zeigt dies, dass die hier besprochene Vorgehensweise der Optimierung eines nicht signi­ fikanten Signals erfolgreich ist, da sie direkt auf den neuen Datensatz übertragen werden konnte, um die beste Signifikanz des Signals zu erhalten. Die obere Grenzabschätzung ohne Signal und die neu berechnete Multiplizität aus dem Signal sind im Bereich ihrer Fehler konsistent, so dass die am Ende folgende Diskussion sich nicht unterscheidet, und dieses Signal einen schönen Abschluss gibt und die vorher berechnete obere Grenze bestätigt. Die Analyse von Delta(1520) war der Auslöser der Idee, open charm­Teilchen in NA49 zu messen. Der ebenfalls kleine Wirkungsquerschnitt der D­Mesonen liegt in der Größenordnung der Delta(1520)­Resonanz. Anhand einer Simulation wurde unter Ver­ wendung der gleichen Analysemethode, die zur Bestimmung der Multiplizität der Delta(1520) verwendet wurde, die Signifikanz für ein Signal oder eine obere Grenze abgeschätzt [Gaz00]. Dies führte weiterhinz u dem Vorschlag mit dem NA49­ Experiment eine größere Statistik an Pb Pb­Ereignissen aufzuzeichnen, um das Programm der Delta(1520) und der open charm­Messung fortzusetzen [Bot00], worauf in der Strahlzeit Herbst 2000 3.5 Millionen Ereignisse aufgezeichnet wurden.
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Metadaten
Author:Christina Markert
URN:urn:nbn:de:hebis:30-0000001326
Referee:Reinhard Stock
Document Type:Doctoral Thesis
Language:German
Date of Publication (online):2003/04/14
Year of first Publication:2000
Publishing Institution:Univ.-Bibliothek Frankfurt am Main
Granting Institution:Johann Wolfgang Goethe-Univ.
Date of final exam:2001/03/09
Release Date:2003/04/14
SWD-Keyword:Blei-208-Reaktion ; Blei-208-Target ; Lambda-1520-Resonanz ; Proton-Proton-Reaktion ; Ultrarelativistischer Bereich
HeBIS PPN:102817251
Institutes:Physik
Dewey Decimal Classification:530 Physik
Sammlungen:Universitätspublikationen
Licence (German):License Logo Veröffentlichungsvertrag für Publikationen

$Rev: 11761 $