Analyse des J/ψ und ψ(2S)- Zerfalls in γπ+π

Inhaltsverzeichnis
1 Einleitung
1.1 Standardmodell der Teilchenphysik . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1.1.1 Leptonen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1.1.2 Quarks . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1.1.3 Wechselwirkungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1.2 Spektroskopie leichter Mesonen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1.3 Exotische Teilchen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1.4 Motivation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1.4.1 Analyse des Zerfalls nach γπ π η zur Untersuchung des η p1405q mit
Daten des BES III-Experiments . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1.4.2 Entwicklung und Optimierung der Auslese der Vorwärtsendkappe des
PANDA-EMC . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2 Untersuchung des ψ p2S q- und J{ψ -Zerfalls in
2.1 Das BES III-Experiment . . . . . . . . . .
2.1.1 Der Speicherring BEPC II . . . . .
2.1.2 Der BES III-Detektor . . . . . . .
2.1.3 Das Physikprogramm . . . . . . .
2.2 Analyse des Zerfalls ψ p2S q Ñ γ π π η .
2.2.1 Vorselektion . . . . . . . . . . . . .
2.2.2 Untergrundbetrachtung . . . . . .
2.2.3 Ergebnisse . . . . . . . . . . . . . .
2.3 Analyse des Zerfalls J{ψ Ñ γπ π η . . .
2.3.1 Datenselektion . . . . . . . . . . .
2.3.2 Untergrundbetrachtung . . . . . .
2.3.3 Ergebnisse . . . . . . . . . . . . . .
2.4 Zusammenfassung . . . . . . . . . . . . .
γπ π η
. . . . . .
. . . . . .
. . . . . .
. . . . . .
. . . . . .
. . . . . .
. . . . . .
. . . . . .
. . . . . .
. . . . . .
. . . . . .
. . . . . .
. . . . . .
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
3 Partialwellenanalyse des Zerfalls J{ψ Ñ γπ π η
3.1 Das Isobar-Modell . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3.2 Formalismen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3.3 Dynamische Funktionen . . . . . . . . . . . . . . . . .
3.3.1 Breit-Wigner-Parametrisierung . . . . . . . . .
3.3.2 Flatté-Parametrisierung . . . . . . . . . . . . .
3.3.3 pππ qs -Wellen-Parametrisierung nach Anisovich
3.4 Die Amplitude der Reaktion J{ψ Ñ γπ π η . . . . .
3.5 Die Partialwellenanalysesoftware . . . . . . . . . . . .
3.5.1 Maximum-Likelihood-Methode . . . . . . . . .
3.5.2 Wahl der besten Hypothese . . . . . . . . . . .
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
1
1
1
2
2
4
6
7
7
9
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
11
11
11
12
14
15
15
18
23
28
28
29
34
38
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
39
39
40
42
42
42
43
44
45
45
45
V
3.5.3
3.6
3.7
3.8
Verifizierung der Amplitudenberechnung in der Partialwellenanalysesoftware . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Ergebnisse der Partialwellenanalyse für den Zerfall J{ψ Ñ γπ π η . . . . . .
3.6.1 Ergebnisse der massenunabhängigen Anpassung . . . . . . . . . . . . .
3.6.2 Ergebnisse der massenabhängigen Anpassung . . . . . . . . . . . . . .
Vergleich der Ergebnisse aus ψ p2S q- und J{ψ -Zerfällen . . . . . . . . . . . . .
Zusammenfassung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
47
50
50
54
60
61
4 Entwicklung und Optimierung der Auslese der Vorwärtsendkappe des PANDAEMC
63
4.1 Das PANDA-Experiment . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
63
63
4.1.1 Physikalische Motivation des PANDA-Experiments . . . . . . . . . . .
4.1.2 FAIR . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
65
4.1.3 Der Antiprotonspeicherring HESR . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
66
4.1.4 Der PANDA-Detektor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
67
4.2 Das elektromagnetische Kalorimeter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
73
4.2.1 Szintillatoren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
73
4.2.2 Photodetektoren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
75
4.2.3 Anforderungen an das PANDA-EMC . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
79
4.2.4 Aufbau des PANDA-EMC im Targetspektrometer . . . . . . . . . . .
81
4.2.5 Aufbau einer Subunit für die Vorwärtsendkappe . . . . . . . . . . . .
84
4.2.6 Die Auslesekette . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
85
4.3 Entwicklung von Photodetektor-Vorverstärker-Einheiten . . . . . . . . . . . .
86
4.3.1 Vakuum-Phototrioden/-tetroden-Vorverstärker-Einheiten . . . . . . .
86
4.3.2 Avalanche-Photodioden-Vorverstärker-Einheit . . . . . . . . . . . . . .
91
4.3.3 Einbau der PV-Einheiten in eine Subunit . . . . . . . . . . . . . . . .
93
4.4 Tests bei Strahlzeiten mit dem Prototypen der EMC-Vorwärtsendkappe . . .
95
4.4.1 Der Prototyp der Vorwärtsendkappe . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
95
4.4.2 Ergebnisse der Strahlzeiten und daraus folgende Modifikationen der
Photodetektor-Vorverstärker-Einheiten . . . . . . . . . . . . . . . . . .
97
4.5 Zusammenfassung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 104
5 Zusammenfassung
107
Abbildungsverzeichnis
109
Tabellenverzeichnis
113
Literaturverzeichnis
115
Danksagung
121
Lebenslauf
123