IKP

Verantwortlich: Prof. H. Ströher, IKP, h.stroeher@fz-juelich.de

Aufgaben und Ziele

Ziel des FE-Vorhabens ist es, die innere Struktur und Wechselwirkungen der Bausteine der Materie ("Teilchen") zu untersuchen, die aus Quarks und Gluonen aufgebaut sind und daher der Starken Wechselwirkung unterliegen, um zu einem umfassenden und quantitativen Verständnis zu gelangen - man möchte verstehen, wie die Natur "Hadronen macht". Dazu ist es notwendig, umfangreichen experimentelle Messungen mit komplementären Sonden (Photonen, Elektronen, Hadronen, komplexe Kerne) durchzuführen sowie theoretische Modelle weiter- und neu zu entwickeln, die diese Daten in konsistenter Weise beschreiben - möglichst unmittelbar von der Theorie der Starken Wechselwirkung (Quanten-Chromodynamik, QCD) ausgehend. Mit der COSY-Anlage (Beschleuniger, interne und externe Detektorsysteme) am IKP des FZJ steht dazu ein weltweit einmaliges Gerät zur Verfügung, mit dem Präzisionsdaten für Hadronen-induzierte Reaktionen - insbesondere Polarisationsobservable - gewonnen werden.

Im Rahmen der Experimente zur Hadronenphysik an COSY sind im abgelaufenen Jahr die folgenden wesentlichen Ergebnisse erzielt worden:

(1) Mit dem COSY-11 Experiment wurden vergleichende Messungen zur Proton-Proton induzierten Lambda- und Sigma-Produktion vervollständigt. Messungen zur Kaon-Sigma Produktion wurden durchgeführt, um Stärke und Phasenbeziehungen der unterschiedlichen Bosonenaustauschbeiträge zu bestimmen.

(2) An TOF wurden kinematisch vollständige Messungen zur Hyperonproduktion mit großer Raumwinkelakzeptanz durchgeführt. Dabei zeigte sich ein Hinweis auf den kürzlich gefundenen exotischen Pentaquark-Zustand. Aus dem Dalitz-Plot der Reaktion lässt sich schließen, dass die Reaktion überwiegend über die Anregung von Nukleonenresonanzen verläuft.

(3) An GEM (BIG KARL) wurde über die genaue Vermessung der Pionenspektren Rückschlüsse auf die Proton-Neutron Wechselwirkung gezogen. Daneben wurde die Masse des eta-Mesons mit bisher unerreichter Genauigkeit vermessen.

(4) An ANKE wurde die Produktion von eta-und omega- sowie K⁺-Mesonen in Proton-Neutron Reaktionen vermessen. Für K⁺-Produktion ist der Wirkungsquerschnitt deutlich größer als in Proton-Proton Kollisionen. Des weiteren wurde die Erzeugung des skalaren Mesons a₀⁺ in pp-Wechselwirkungen untersucht, um dessen innere Struktur zu beleuchten. Der Aufbruch von Deuterium in pd Kollisionen - teilweise mit polarisiertem Protonenstrahl - sowie die Ladungsaustauschreaktion pd - dp wurde vermessen, um Informationen über die Nukleon-Nukleon Wechselwirkung zu erhalten.

1.1 In der Hadronenphysik an externen Anlagen ergaben sich als wesentliche Ergebnisse:

(1) ATRAP konnte die Erzeugung kalten Antiwasserstoffs untergrundfrei nachweisen und führte erste Messungen von Atom-Zuständen und Geschwindigkeitsverteilungen durch.

(2) Die Analyse der Messungen der ersten Experimentphase zum pionischen Wasserstoff zur Bestimmung der Pion-Nukleon Streulängen wurden fast vollständig abgeschlossen.

1.2 Als wesentliche Resultate der Theorie wurden erhalten:

(1) Für die Pionproduktion im Proton-Proton Stoß wurde ein neues chirales Zählschema entwickelt, das den übertragenen Impuls zugrunde legt und eine modellunabhängige Analyse der COSY-Daten erlaubt.

(2) Eine neue Methode zur Bestimmung der Hyperon-Nukleon Streulänge aus Produktionsreaktionen wurde vorgeschlagen, die auf COSY-Experimente angewendet werden kann.

(3) Die Analyse eines neu entdeckten Charm-Strange Mesons im Rahmen des Jülicher Mesonaustauschmodells ergibt eine wesentliche Quark-Antiquark Komponente.

(4) Im Bereich der Lambda(1405) Resonanz werden theoretisch zwei unterschiedliche Zustände verhergesagt. (5) Die Produktion von Dijets an Kernen in tief-inelastischer Streuung wurde untersucht.

(6) Eine Theorie zur Berechnung der Dipolanregung von Halokernen wurde entwickelt.