Investigation of the a 0 + (980)-resonance in the reaction pp dK + K 0 at an excess energy of Q = 46 MeV with ANKE

Kleber, Vera (2003). Investigation of the a 0 + (980)-resonance in the reaction pp dK + K 0 at an excess energy of Q = 46 MeV with ANKE. PhD thesis, Universität zu Köln. Open Access

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Abstract

A major goal of the experimental program at the spectrometer ANKE, which is located at an internal target position of the COoler SYnchrotron COSY-Juelich, is the investigation of the light scalar resonances a0(980)/f0(980) close to the KKbar production threshold. It is foreseen to measure the a0/f0 production in hadron-induced reactions with different isospin configurations in the entrance channel, i.e. in pp, pn, pd and dd reactions. The first two experiments were carried out in the beginning of 2001 and 2002 for the pp channel at beam energies of T(p)=2.65 GeV (Q=46 MeV above the KKbar threshold) and 2.83 GeV (Q=103 MeV). Both measurements aimed at the detection of coincident dK+ and dpi+ pairs in order to investigate the a0+(980) resonance in the reaction chains pp -> d a0+ -> dK+Kbar0 / dpi+eta with a missing-mass analysis.\\ In the framework of this thesis both measurements were prepared with the help of Monte-Carlo simulations and the beam times of two and three weeks were organized and conducted. After the measurements the data were analyzed, focusing on the dK+ events obtained at T(p)=2.65 GeV.\\ With the help of the ANKE range telescopes, which are optimized for the identification of K+ mesons in a huge background of other particles, the kaons can be selected via their time-of-flight and energy losses. Coincident deuterons are identified via their time relative to the K+ mesons. A subsequent missing-mass analysis of the dK+ pairs reveals a clear peak at the mass of the Kbar0 meson with about 1000 events. For these dK+Kbar0 events the total production cross section of sigma(tot)=(38 +/- 2(stat) +/- 14(sys)) nb as well as differential mass and angular distributions have been determined. The total cross section, which is based on an effective measuring time of about 5 days, shows that systematic studies of the scalar resonances a0(980)/f0(980) are possible with ANKE. The mass and angular distributions indicate that a significant fraction of the K+Kbar0 pairs are produced via the a0+(980) resonance. They also suggest that the final- state interaction between the deuteron and the Kbar0 has to be taken into account for the interpretation of the data.

Item Type:

Thesis (PhD thesis)

Translated abstract:

Abstract

Language

Ein wesentliches Ziel des Experimentierprogramms am Spektrometer ANKE, das sich an einem internen Targetplatz des COoler SYnchrotrons COSY-Juelich befindet, ist die Untersuchung der leichten skalaren Resonanzen a0(980)/f0(980) nahe der KKquer Produktionsschwelle. Vorgesehen ist die Messung der a0/f0-Produktion in Hadron-induzierten Reaktionen mit verschiedenen Isospin-Einstellungen im Eingangskanal, d.h. in pp-, pn-, pd- und dd-Reaktionen. Die ersten beiden Experimente wurden Anfang 2001 und 2002 fuer den pp-Kanal bei Strahlenergien von T(p)=2.65 GeV (Q=46 MeV oberhalb der KKquer-Schwelle) und 2.83 GeV (Q=103 MeV) durchgefuehrt. Beide Messungen zielten ab auf den Nachweis koinzidenter dK+ bzw. dpi+ Ereignisse, um die a0+(980) Resonanz in den Reaktionsketten pp -> da0+ -> dK+Kquer0 / dpi+eta ueber eine Missing Mass-Analyse zu untersuchen.\\ Im Rahmen dieser Doktorarbeit wurden beide Messungen mit Hilfe von Monte-Carlo Simulationen vorbereitet und die Durchfuehrung der zwei bzw. drei Wochen dauernden Strahlzeiten organisiert und begleitet. Im Anschluss an die Messungen wurden die Daten analysiert, wobei der Schwerpunkt bei koinzidenten dK+ - Ereignissen aus der ersten Messung lag.\\ Mithilfe der ANKE-Reichweitenteleskope, die auf die Identifikation von K+ - Mesonen bei hohem Untergrund optimiert sind, konnten Kaonen ueber ihre Flugzeit und ihren Energieverlust selektiert werden. Koinzidente Deuteronen wurden ueber ihre Flugzeit relativ zu den K+ - Mesonen identifiziert. Eine anschliessende Missing Mass-Analyse der dK+ - Paare zeigt ein klares Signal bei der Masse des Kquer0 - Mesons mit etwa 1000 Ereignissen. Fuer diese dK+Kquer0 - Ereignisse wurde sowohl ein totaler Produktionsquerschnitt von sigma(tot)=(38 +/- 2(stat) +/- 14(sys)) nb abgeleitet, als auch differentielle Massen- und Winkelverteilungen bestimmt. Der totale Wirkungsquerschnitt, der auf einer effektiven Messzeit von ca. 5 Tagen beruht, belegt, dass systematische Untersuchungen zu den skalaren Resonanzen a0(980)/f0(980) an ANKE moeglich sind. Die Massen- und Winkelverteilungen legen einerseits nahe, dass ein signifikanter Anteil der K+Kquer0 - Paare ueber die a0+(980)-Resonanz erzeugt wird, und lassen andererseits vermuten, dass auch die Endzustands-Wechselwirkung zwischen dem Deuteron und dem Kquer0 bei der Interpretation der Daten beruecksichtigt werden muss.

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