Messung der Reaktion $\overline{p}$p $\rightarrow \phi \phi$ am Experiment JETSET

Steinkamp, O.

Book/Report

FZJ-2018-06425

Messung der Reaktion $\overline{p}$p $\rightarrow \phi \phi$ am Experiment JETSET

Steinkamp, O. (Corresponding author)FZJ*

1994
Forschungszentrum Jülich GmbH Zentralbibliothek, Verlag Jülich

Jülich : Forschungszentrum Jülich GmbH Zentralbibliothek, Verlag, Berichte des Forschungszentrums Jülich 2877, 142 p. (1994)

Please use a persistent id in citations: http://hdl.handle.net/2128/20035

Report No.: Juel-2877

Abstract: Das Experiment JETSET untersucht die Reaktion $\overline{p}$p $\rightarrow$ $\phi \phi$ mit einem internen Target am LEAR (CERN), wobei die $\phi$-Mesonen jeweils in ihrem Zerfall in zwei geladene Kaonen nachgewiesen werden. Das Thema dieser Arbeit war die Entwicklung einer Auswertekette zur Rekonstruktion von Ereignissen des Typs $\overline{p}$p $\rightarrow$ $K^{+}K^{-}K^{+}K^{-}$ sowie der Extraktion eines Signals der resonanten Produktion $\overline{p}$p $\rightarrow$ $\phi \phi \rightarrow K^{+}K^{-}K^{+}K^{-}$. JETSET nahm die ersten Daten während dreier Strahlzeiten im Jahre 1991, wobei die Region von 1.2 GeV/c bis 2.0 GeV/c Strahlimpuls in Schritten von 100 MeV/c, sowie der Bereich zwischen 1.39 GeV/c und 1.5 GeV/c Strahlimpuls in Schritten von 15 MeV/c untersucht wurden. Die Anwendung der beschriebenen Auswertung auf diese Daten ergab über den gesamten gemessenen Energiebereich ein deutliches $\phi \phi$-Signal, das klar über den Untergrund nicht-resonanter 4K-Produktion dominiert. Bei 16 gemessenen Impulsen wurden insgesamt 3220 Ereignisse rekonstruiert, für die beide Kaonen-Paare eine in den Bereich des $\phi$-Mesons fallende invariante Masse ergaben. Nach dem statistischen Abzug des nicht-resonanten Untergrundes verblieben insgesamt 2116 Ereignisse im $\phi \phi$-Signal. Luminositäten wurden aus der Messung des bekannten Wirkungsquerschnittes für elastische $\overline{p}$p-Streuung bestimmt. Es ergaben sich momentane Luminositäten von (3 - 4) x 10$^{29}$ cm$^{-2}$ s$^{-1}$ die integrierten gemessenen Luminositäten für die einzelnen Meßpunkte variieren zwischen 8 nb$^{-1}$ und 32 nb$^{-1}$. Zur Bestimmung der Akzeptanz des Detektors und der Rekonstruktionseffizienzen diente ein auf dem GEANT-Paket basierendes Monte-Carlo Programm. Ereignisse der Typen $\overline{p}$p $\rightarrow \phi \phi \rightarrow$ 4K sowie $\overline{p}$p $\rightarrow$ 4K$^{±}$ wurden für jeden der gemessenen Strahlimpulse unter der Annahme isotroper Verteilungen sowohl in der Produktion als auch im Zerfall der $\phi$-Mesonen generiert, durch einen detailliert beschriebenen Detektor verfolgt und mit der gleichen Auswerte-Kette analysiert wie die gemessenen Daten. Die mittleren Rekonstruktions-Effizienzen steigen von < 1% bei den niedrigsten gemessenen Strahlimpulsen bis auf fast 3% am oberen Ende des untersuchten Energie-Intervalls an. Die Bestimmung absoluter Wirkungsquerschnitte leidet unter der im Vorwärtsbereich verschwindenden Akzeptanz des Detektors. Totale "$\phi \phi$-Ausbeuten" wurden unter der Annahme eines über den gesamten Polarwinkelbereich flachen differentiellenWirkungsquerschnittes zu (1-2) $\mu$b bestimmt. Für partielle $\phi \phi$-Ausbeuten in dem eingeschränkten Polarwinkelbereich $\vert cos \vartheta_{cm} \vert$ < 0.5, über den die Akzeptanz des Detektors annähernd konstant ist, ergaben sich Werte zwischen 0.5 $\mu$b und 1 $\mu$b. Tatsächlich sind die gemessenen Produktions-Winkelverteilungen bei den niedrigeren Schwerpunktsenergien mit einem flachen Verlauf verträglich, doch deutet sich mit steigender Schwerpunktsenergie ein zunehmender Beitrag von Termen höherer Ordnung in cos $\vartheta_{cm}$ an, wie die Anpassung von Polynomen zweiter Ordnung andie in dem zugänglichen Polarwinkelbereich gemessenen Winkelverteilungen zeigt. Aus der Extrapolation dieser Polynomne in den nicht gemessenen Vorwärtsbereichergeben sich totale $\phi \phi$-Ausbeuten von (2 - 3) $\mu$b. [...]

Contributing Institute(s):