24,952 research outputs found
Messung der e⁺e⁻-Paarproduktion in 2AGeV-C-C-Kollisionen mit HADES
No full textThe search for a modification of hadron properties inside nuclear matter at normal and/or high temperature and density is one of the more interesting issues of modern nuclear physics. Dilepton experiments, by providing interesting results, give insight into the properties of strong interaction and the nature of hadron mass generation. One of these research tools is the HADES spectrometer. HADES is a high acceptance dilepton spectrometer installed at the heavy-ion synchrotron (SIS) at GSI, Darmstadt. The main physics motivation of HADES is the measurement of e+e- pairs in the invariant-mass range up to 1 GeV/c2 in pion- and proton-induced reactions, as well as in heavy-ion collisions. The goal is to investigate the properties of the vector mesons rho, omega and of other hadrons reconstructed from e+e- decay pairs. Dileptons are penetrating probes allowing to study the in-medium properties of hadrons. However, the measurement of such dilepton pairs is difficult because of a very large background from other processes in which leptons are created. This thesis presents the analysis of the data provided by the first physic run done with the HADES spectrometer. For the first time e+e- pairs produced in C+C collisions at an incident energy of 2 GeV per nucleon have been collected with sufficient statistics. This experiment is of particular importance since it allows to address the puzzling pair excess measured by the former DLS experiment at 1.04 AGeV. The thesis consists of five chapters. The first chapter presents the physics case which is addressed in the work. In the second chapter the HADES spectrometer is introduced with the characteristic of specific detectors which are part of the spectrometer. Chapter three focusses on the issue of charged-particle identification. The fourth chapter discusses the reconstruction of the di-electron spectra in C+C collisions. In this part of the thesis a comparison with theoretical models is included as well. The conclusion and final remarks are given in chapter five.Eines der Hauptziele der modernen Kernphysik ist die Untersuchung der Modifikation von Eigenschaften von Hadronen bei normaler und hoher Temperatur und Dichte. Dileptonen-Experimente liefern interessante Ergebnisse und geben einen Einblick in die Eigenschaften der starken Wechselwirkung und in die Natur der Massenerzeugung von Hadronen. Eines dieser Forschungswerkzeuge ist das HADES Spektrometer. HADES ist ein Dileptonen Spektrometer mit hoher Akzeptanz am Schwerionensynchroton der GSI in Darmstadt. Die wesentliche physikalische Motivation des Experiments ist, e+e- -Paare im invarianten Massenbereich bis GeV/c2, sowohl in pion- und protoninduzierten Reaktionen, als auch in Schwerionenkollisionen zu messen. Das Ziel ist die Untersuchung der Eigenschaften der Vektormesonen rho, omega und anderer Hadronen, welche aus e+e- -Paare rekonstruiert werden. Da Dileptonen nicht durch die starke Wechselwirkung beeinflusst werden, machen sie das Studium der Eigenschaften von Hadronen in Kernmaterie möglich. Allerdings ist die Messung dieser Dileptonenpaare schwierig, da Leptonen, die in anderen Prozessen erzeugt werden, einen grossen Untergrund erzeugen. In dieser Arbeit werden die Analyse von Daten, die mit dem HADES Spektrometer aufgenommen wurden, so wie Resultate derselben, diskutiert. Zum ersten Mal wurden mit ausreichender Statistik e+e- -Paare aufgezeichnet, die in der Kollision C+C bei einer Projektilenergie von 2 GeV per Nukleon erzeugt wurden. Dieses erste Experiment der HADES Kollaboration, da es ermöglicht, den von der DLS Kollaboration bei 1.04 AGeV gemessenen Paar-Überschuss zu verifizieren. Diese Arbeit besteht aus fünf Kapiteln. Das erste Kapitel beschreibt die dieser Arbeit zugrunde liegende Physik. Im zweiten Kapitel wird das HADES Spektrometer mit den typischen Eigenschaften der einzelnen Komponenten vorgestellt. Kapitel 3 fokussiert das Thema der Identifikation von geladenen Teilchen. Das 4. Kapitel präsentiert die Rekonstruktion von Dielektronen-Spektren in C+C Kollisionen. In diesem Teil der Arbeit wird auch der Vergleich mit theoretischen Modellen berücksichtigt. Die Schlussfolgerungen befinden sich im Kapitel 5
Di-electron spectroscopy in HADES and CBM : from p + p and n + p collisions at GSI to Au + Au collisions at FAIR
No full textThe study of the electromagnetic structure of hadrons plays an important role in understanding the nature of matter. In particular the emission of lepton pairs out of the hot and dense collision zone in heavy-ion reactions is a promising probe to investigate in-medium properties of hadrons and in general the properties of matter under such extreme conditions. The first experimental observation of an enhanced di-electron yield in the invariant-mass region 0:3 - 0:7 GeV/c2 in p+Be collisions at 4:9 GeV/u beam energy [2] was announced by the DLS collaboration [1]. Recent results of the HADES collaboration show a moderate enhancement above n Dalitz decay contributions for 12C+12C at 1 and 2 GeV/u [3, 4] confirming the DLS results. There are several theoretical explanations of this observation, most of them focusing on possible in-medium modifications of the properties of vector mesons. At low beam energies the question whether the observed excess is related to any in-medium effects remains open because of uncertainties in the description of elementary di-electron sources. In this work the di-electron production in p+p and d+p reactions at a kinetic beam energy of 1:25 GeV/u measured by the HADES spectrometer is discussed. At Ekin = 1:25 GeV/u, i.e. below the n meson production threshold in proton-proton reactions, the delta Dalitz decay is expected to be the most abundant source above the pi 0 Dalitz decay region. The observed large difference in di-electron production in p+p and d+p collisions suggests that di-electron production in the d+p system is dominated by the n+p interaction. In order to separate delta Dalitz decays and np bremsstrahlung the di-electron yield observed in p+p and n+p reactions, both measured at the same beam energy, has been compared. The main interest here is the investigation of iso-spin effects in baryonic resonance excitations and the off-shell production of vector mesons [5]. We indeed observe a large difference in di-electron production in p+p and n+p reactions. Results of these studies will be compared to recent calculations. We will also present our experimentally defined cocktail for heavy-ion data. At much higher beam energies experimental results of the CERES [6] and NA60 [7] collaborations also show an enhancement in the invariant mass region 0:3 - 0:7 GeV/c2, in principle similar to the situation in DLS. A strong excess of lepton pairs observed by recent high energy heavy-ion dilepton experiments hint to a strong influence of baryons, however no data exist at highly compressed baryonic matter, achievable in heavy-ion collisions from 8 - 45 GeV/u beam energy. These conditions would allow to study the expected restoration of chiral symmetry by measuring in-medium modifications of hadronic properties, an experimental program which is foreseen by the future CBM experiment at FAIR. The experimental challenge is to suppress the large physical background on the one hand and to provide a clean identification of electrons on the other hand. In this work, strategies to reduce the combinatorial background in electron pair measurements with the CBM detector are discussed. The main goal is to study the feasibility of effectively reducing combinatorial background with the currently foreseen experimental setup, which does not provide electron identification in front of the magnetic field.Untersuchungen der elektromagnetischen Struktur von Hadronen spielen eine wichtige Rolle um die Eigenschaften von stark wechselwirkender Materie zu verstehen. Insbesondere die Emission von Leptonenpaare aus der heißen und dichten Phase in Schwerionenkollisionen stellt eine vielversprechende Probe in der Untersuchung von veränderten Eigenschaften der Hadronen im Medium und der Eigenschaften von Materie unter extremen Bedingungen dar. Das DLS Experiment [1] beobachtete einen Überschuss der Elektronenpaarausbeute über die Erwartungen im invarianten Massenbereich von 0:3 - 0:7 GeV/c2 in p+Be-Kollisionen bei 4:9 GeV/u Strahlenergie [2]. Neuere Ergebnisse des HADES Experimentes bestätigen diese DLS Resultate und zeigen einen Überschuss von Elektronenpaare über den erwarteten Beiträgen von n Dalitz-Zerfällen für 12C+12C-Reaktionen bei 1 und 2 GeV/u Strahlenergie [3, 4]. Diese Beobachtung wird in verschiedenen theoretischen Ansätzen unterschiedlich erklärt, die meisten Deutungen konzentrieren sich auf Veränderungen der Eigenschaften der Vektormesonen im Medium. Allerdings bleibt diese Interpretation insbesondere bei diesen niedrigen Strahlenergien wegen der großen Unsicherheiten in den elementaren Elektronenpaarquellen unsicher. In dieser Arbeit wurde die mit dem HADES Experiment gemessene Produktion von Elektronenpaare in p+p und in aus d+p extrahierten n+p-Reaktionen bei Strahlenergien von 1:25 GeV/u untersucht. Bei Energien von Ekin = 1:25 GeV/u befindet man sich in Proton-Proton Stößen noch unterhalb der Schwelle für n-Mesonproduktion, daher ist der delta Dalitz-Zerfall die dominante Quelle für Elektronenpaare oberhalb der pi 0 Dalitz-Zerfallsregion. Man beobachtet einen großen Unterschied in den Spektren aus p+p und n+p Reaktionen bei derselben Strahlenergie. Dieser Vergleich ermöglicht es, die Beiträge der delta Dalitz-Zerfälle von denen aus np-Bremsstrahlung zu trennen. Das wesentliche Interesse liegt hier auf der Untersuchung von Isospin-Effekten in der Anregung baryonischer Resonanzen Produktion von Vektormesonen jenseits der Massenschale [5]. Ergebnisse der hier vorgestellten Analyse werden mit neueren Rechnungen verglichen. Ein experimentell bestimmter Cocktail zum Vergleich mit der Elektronenpaar-Produktion in C+C wird vorgestellt. Auch Ergebnnisse der CERES [6] und NA60 [7] Kollaborationen bei höherer Strahlenergie einen Überschuss der Elektronenpaar-Produktion über den Erwartungen im invarianten Massenbereich von 0:3 - 0:7 GeV/c2 zeigen. Erklärungen dieses Überschusses weisen auf einen starken Einfluss von Baryonen auf die Leptonenpaar-Emission hin. Es existieren allerdings noch keine Messungen im Bereich höchster Kompression von baryonischer Materie bzw. höchster Netto-Baryonendichte, die mit Schwerionenkollisionen bei 8 - 45 GeV/u Strahlenergie erreicht werden können. Solche Bedingungen erlauben die Untersuchung der erwarteten Wiederherstellung der spontan gebrochenen Chiralen Symmetrie durch die Messung von Modifikationen der hadronischen Eigenschaften im Medium. Ein solches experimentelles Programm ist einer der Kernpunkte des geplanten CBM-Experimentes an FAIR. Die experimentelle Herausforderung besteht darin, den großen physikalischen Untergrund zu unterdrücken sowie eine saubere Elektronen Identifizierung zu erhalten. In dieser Arbeit wurden detaillierte Machbarkeitsstudien hierzu durchgeführt und es wurde gezeigt, dass mit der entwickelten Strategie der kombinatorische Untergrund mit der vorgeschlagenen Detektoranordnung hinreichend unterdrückt werden kann
Proposals for experiments at SIS18 during FAIR Phase-0
No full textHADES is operated with beams from SIS18 and investigates the microscopic properties of resonance matter formed in heavy-ion collision in the 1–2A GeV energy regime. Important topics of the research program are the mechanisms of strangeness production, the emissivity of resonance matter and the role of baryonic resonances herein. The latter topic is alsoaddressed through investigations of exclusive channels in proton and pion beam induced reactions, both for hadronic and semi-leptonic final state
Analysis of pion production data measured by HADES in proton-proton collisions at 1.25 GeV
No full textBaryon resonance production in proton-proton collisions at a kinetic beam energy of 1.25GeV is investigated. The multi-differential data were measured by the HADES Collaboration. Exclusive channels with one pion in the final state (npπ+ and ppπ0 were put to extended studies based on various observables in the framework of a one-pion exchange model and with solutions obtained within the framework of a partial wave analysis (PWA) of the Bonn-Gatchina group. The results of the PWA confirm the dominant contribution of the Δ(1232), yet with a sizable impact of the N (1440) and non-resonant partial waves
Collective flow and correlations measurements with HADES in Au+Au collisions at 1.23 AGeV
No full textThe HADES experiment provides a large acceptance combined with a high mass resolution and therefore makes itpossible to study dielectron and hadron production in heavy-ion collisions with unprecedented precision. With the highstatistics of seven billion Au+Au collisions at 1.23AGeV recorded in 2012 the investigation of collective effects andparticle correlations is possible with unprecedented accuracy. We present multi-differential data on directed (v1) andelliptic (v2) flow, and the first measurement of triangular flow (v3), of protons and deuteron
Strange hadron production at SIS energies: an update from HADES
No full textWe present and discuss recent experimental activities of the HADES collaboration on open and hidden strangeness production close or below the elementary NN threshold. Special emphasis is put on the feed-down from ϕ mesons to antikaons, the presence of the Ξ(-) excess in cold nuclear matter and the comparison of statistical model rates to elementary p+p data. The implications for the interpretation of heavy-ion data are discussed as well.Peer Reviewe
Study of exclusive one-pion and one-eta production using hadron and dielectron channels in pp reactions at kinetic beam energies of 1.25 GeV and 2.2 GeV with HADES
No full textWe present measurements of exclusive ensuremathπ+,0 and η production in pp reactions at 1.25GeV and 2.2GeV beam kinetic energy in hadron and dielectron channels. In the case of π+ and π0 , high-statistics invariant-mass and angular distributions are obtained within the HADES acceptance as well as acceptance-corrected distributions, which are compared to a resonance model. The sensitivity of the data to the yield and production angular distribution of Δ (1232) and higher-lying baryon resonances is shown, and an improved parameterization is proposed. The extracted cross-sections are of special interest in the case of pp → pp η , since controversial data exist at 2.0GeV; we find \ensuremathσ=0.142±0.022 mb. Using the dielectron channels, the π0 and η Dalitz decay signals are reconstructed with yields fully consistent with the hadronic channels. The electron invariant masses and acceptance-corrected helicity angle distributions are found in good agreement with model predictions
Analysis of pion production data measured by HADES in proton-proton collisions at 1.25 GeV
No full textBaryon resonance production in proton-proton collisions at a kinetic beam energy of 1.25 GeV is investigated. The multi-differential data were measured by the HADES Collaboration. Exclusive channels with one pion in the final state ( and were put to extended studies based on various observables in the framework of a one-pion exchange model and with solutions obtained within the framework of a partial wave analysis (PWA) of the Bonn-Gatchina group. The results of the PWA confirm the dominant contribution of the , yet with a sizable impact of the and non-resonant partial waves.HADRONPHYSICS3 (EC /FP7)Peer Reviewe
- …
