Verlag des Forschungszentrums Jülich
JUEL-4177
Winter, Peter
Schwellennahe Kaonenproduktion im Proton-Proton Stoß am Experiment COSY-11
113 S., 2005
Den Schwerpunkt der Messungen am Experiment COSY-11 des Synchrotron-
Beschleunigers COSY im Forschungszentrum Jülich bildet das Studium der schwellennahen
Mesonenproduktion im Nukleon-Nukleon-Stoß. Wegen der hohen Impuls
überträge zwischen den beteiligten Baryonen sind solche Experimente auf
kleine Abstände und den dort relevanten Wechselwirkungen empfindlich. Mesonenproduktionsexperimente
ermöglichen somit ein Verständnis der fundamentalen
hadronischen Wechselwirkung und der zugrundeliegenden Reaktionsmechanismen.
Ein wichtiger Teil der Untersuchungen mit dem als Magnetspektrometer konzipierten
Detektorsystem beschäftigt sich mit der assoziierten Strangenesserzeugung über
die Hyperonen- und der elementaren K--Produktion. Schwellennahe Wirkungsquerschnitte
der speziellen Reaktion pp → ppK+K- sind bisher in nur sehr geringem
Maße bekannt, zeigen aber eine deutliche überhöhung im Vergleich zu Erwartungen
eines reinen nichtrelativistischen Phasenraumverhaltens.
Das genaue Studium der Anregungsfunktion bei niedrigen Q-Werten wurde deshalb
um zwei neue Meßreihen erweitert. Durch die kinematisch vollständige Rekonstruktion
des Endzustandes konnten totale Wirkungsquerschnitte von δ = (0.787± 0.178 ± 0.082)
nb bei einer überschußenergie von Q = 10 MeV und δ = (4.285 ±
0.977±0.374) nb bei Q = 28MeV bestimmt werden. Simultane Messung der elastischen
Proton-Proton-Streuung als Referenzreaktion lieferten eine absolute Normierung
der gemessen Zählrate.
Di.erentieller Verteilungen werden wegen der geringen Statistik ansatzweise vorgestellt,
aber nicht im Detail analysiert. Vor allem den verschiedenen Massenverteilungen
dürften jedoch in Zukunft hinsichtlich des K ¯K
-Systems in bezug auf die Diskussion der skalaren Resonanzen und des wohl durch die Λ(1405)-Resonanz beeinflußten
pK--Systems weitere Aufmerksamkeit zukommen.
Im Rahmen dieser Arbeit wird die Selektion der Ereignisse des zu untersuchenden
Reaktionskanales pp → ppK+K- und der elastischen pp-Streuung erläutert
und die vollständigen Ergebnisse vorgestellt und diskutiert. Ein Vergleich mit
einer modelltheoretischen Berechnung und einer Parametrisierung der starken pp-
Endzustandswechselwirkung zeigt eine bisher nicht reproduzierbare schwellennahe
überhöhung des Wirkungsquerschnittes. Es bleibt abzuwarten, ob neue theoretische
Ansätze hierfür eine zufriedenstellende Erklärung liefern werden.
Measurements at the experiment COSY-11 at the synchrotron accelerator COSY
in the Research Centre Jülich prioritise studies of near threshold meson production
in nucleon-nucleon collisions. Due to the high momentum transfer between the baryons
involved such experiments are sensitive on small distances and the relevant
interactions in these regions. Experiments on meson production therefore enable
to understand the fundamental hadronic interaction and the underlying reaction
mechanisms.
A major part of the experimental studies at the detection system, which is designed
as a magnetic spectrometer, consists of the associated strangeness production via the
hyperon or K+K- channels. Near threshold cross sections for the specific reaction
pp → ppK+K- are only scarcely available but show a strong enhancement when
compared to the pure non relativistic phase space.
A detailed study of the excitation function at low Q-values was therefore extended
by two new measurements. The kinematical complete reconstruction of the final
state allowed to derive total cross sections of δ = (0.787 ± 0.178 ± 0.082) nb at the
excess energy of Q = 10 MeV and δ = (4.285 ± 0.977 ± 0.374) nb at Q = 28 MeV.
The absolute normalisation was performed by the simultaneous measurement of the
elastic proton proton scattering.
Di.erential spectra are partly shown but due to the low statistics a detailed analysis
is not performed. Nevertheless, mass spectra might play an important role in the
near future. Here, especially the K ¯K and pK- subsystems will be crucial with
respect to the ongoing discussion about the nature of the scalar resonances and the
in.uence of the Λ(1405), respectively.
Within this work, the event selection of the reaction pp → ppK+K- and the elastic
pp-scattering is explained and the full results are discussed. Their comparison with a
model calculation as well as a parametrization of the strong pp final state interaction
shows a still unexplained di.erence at low excess energies. It remains an open issue,
whether new theoretical developments will offer a satisfactory explanation of this
enhancement.
Neuerscheinungen
Schriften des Forschungszentrums Jülich
Ihre Ansprechperson
Heike Lexis
+49 2461 61-5367
zb-publikation@fz-juelich.de