Unsere Forschungsschwerpunkte
Wir untersuchen unterschiedliche Reaktionen in Meson Photoproduktion am BGOOD Experiment, insbesondere in strangeness Photoproduktion und kohärenter Produktion am Deuteron. Schwerpunkte liegen dabei auf der Suche und Erforschung von unkonventionellen Baryon und Meson Zuständen, wobei unkonventionell hier eine Quarkkonfiguration von mehr als 3 Quarks bei Baryonen und mehr als ein Quark-Antiquark Paar bei Mesonen bedeuted. Derartige Zustände sind bereits aus den c- und b-Quark Bereichen bekannt, aber es gibt auch interessante Erbgebnisse und Parallelen zum s-Quark Bereich und mögliche Zusammenhänge zu Ergebnissen bei kohärenter Produktion am Deuterium (Stichwort Dibaryon).
Dieses Projekt wird durch die Deutsche Forschungsgemeinschaft (Projektnummern 388979758 und 405882627) und im Rahmen des European Union's Horizon Forschungs und Innovations Programms (824093) gefördert.
Strangeness Photoproduktion
Im c- und b-Quark Bereich sind bereits einige unkonventionelle Baryon und Meson Zustände bekannt, darunter der Tetraquark Zustand X(3872) und mögliche Pentaquark Zustände (Pc(4380/4450)). Während die Existenz dieser Zustände sicher ist, ist die innere Struktur noch völlig unklar. Eine mögliche Erklärung wäre eine molekülartige Verbindung von zwei Mesonen (DD*) im Falle des X(3872) und eines Mesons und eines Baryons (D*Σc/DΛ*c)im Falle der Pc(4380/4450).
Derartige Strukturen ließen sich leicht auf den s-Quark Bereich übertragen indem einfach die c-Quarks durch s-Quarks ersetzt würden. Entsprechende gebundene Zustände wären dann KK* Tetraquark bzw K*Σ/KΛ* Pentaquark Zustände.
Wir untersuchen diese unkonventionellen Zustände im s-Quark Bereich, erste Ergebnisse deuten auf eine Existenz von unkonventionellen Zuständen auch im s-Quark Bereich hin.
K⁺Λ(1405) Photoproduktion wurde am BGOOD Experiment durch den neutralen Zerfall des Λ(1405) in π⁰Σ⁰ untersucht. Dabei erlaubt der Aufbau des Experiments sowohl eine Messung des Wirkungsquerschnitts als auch der "Invarianten Masse" Verteilung (line shape) über einen großen Winkelbereich des K⁺ und erweitert dabei die Messung in den extremen K⁺ Vorwärtswinkelbereich.
Nachgewiesen werden konnte auch der signifikante Beitrag einer Dreieckssingularität zur Produktion der Reaktion, angetrieben durch die N*(2030) Resonanz.
Der differenzielle Wirkungsquerschnitt der quasifreien Photoproduktion von K⁰Σ⁰ wurde am BGOOD Experiment von der Schwelle bis zu einer Schwerpunktsenergie von 2400 MeV gemessen und ist damit die erste Messung dieser Reaktion über den Bereich der K* Schwelle. In K⁰ Vorwärtsrichtung ist ein Anstieg des Wirkungsquerschnitts bei einer Schwerpunktsenergie von 2000 MeV sichtbar.
Obwohl eine definitive Beschreibung dieser Beobachtung im Rahmen der vorhandenen Statistik schwierig ist, ist der Anstieg konsistent mit Vorhersagen aus Modellen die eine Resonanz aus dynamisch generierten Vektormeson-Baryon Zuständen beschreiben. Ein equivalentes Modell konnte die Pc Pentaquark-Zustände am LHCb Experiment vorhersagen. Eine Bestätigung des Modells in K⁰Σ⁰ Photoproduktion, wäre ein starker Hinweis auf Parallelen zwischen Strange- und Charmquark Sektor.
Der differentielle Wirkungsquerschnitt sowie Rückstoßpolarisationsdaten der Reaktion γp→K⁺Λ konnten am BGOOD Experiment unter Nutzung der sehr hohen Winkel- und Impulsauflösung im Vorwärtsspektrometer gemessen werden.
Die hohe Akzeptanz und Auflösung in Vorwärtsrichtung erlaubt die Messung des Wirkungsquerschnitts in Bereichen minimalen Impulsübertrags.
Der differentielle Wirkungsquerschnitt der K⁺Σ⁰ Photoproduktion wurde am BGOOD Experiment bei extremen Vorwärtswinkeln gemessen. Oberhalb einer Schwerpunktsenergie von 1900 MeV fällt der Wirkungsquerschnitt rapide ab, wobei, dank der hohen Winkelauflösung des Vorwärtsspektrometers, eine starke Abhängigkeit vom K⁺ Winkel sichtbar ist.
Die beobachtete Struktur liegt nahe verschiedener Schwellen sowohl offener als auch versteckter Strangequark Produktion. Sie ist konsistent mit Meson-Baryon Schwelleneffekten, die zum Reaktionsmechanismus beitragen können.
Veröffentlichungen
Kohärente Produktion am Deuteron
Bis vor kurzem galt das Deuteron als das einzige gebundene Dibaryon System. Allerdings wurde bereits 1964 von Dyson und Xuong ein Dibaryon Sextet aus der SU(6) Symmetrie für Baryonen vorhergesagt. Zusätzlich zum Grundzustand-Deuteron wurden vier weitere non-strange Zustände vorhergesagt, die jeweiligen Massen wurden aus der Deuteron Masse und aus Daten der Nukleon-Streuung bestimmt. Diese Berechnungen sorgten in den 1960er und 1970er Jahren für eine Vielzahl an Versuchen Dibaryon Zuständen zu finden, allerdings mit dem Hauptaugenmerk auf isovektor Dibaryon Kandidaten mit unterschiedlichsten Interpretationen.
Die Entdeckung des d*(2380) hexaquark, das zuerst in Deuteron Fusionsreaktionen beobachtet wurde, erweckte das Interesse nach der Suche von non-strange isoskalaren Zuständen. Die Photoproduktion des d*(2380) (und anderer Dibaryon Kandidaten) ermöglicht es physikalische Parameter wie magnetisches Moment oder Größe der Objekte zu bestimmen. Dies könnte tiefgreifende Auswirkungen auf die astrophysikalische Phänomene haben. Zum Beispiel wäre es möglich, dass ein signifikanter Anteil der Baryonen in einem Neutronenstern als d*(2380) auftritt, was Auswirkungen auf die Neutronen-Stern-Gleichung und Abkühlungsmechanismen hätte.
Kohärente Photoproduktion am Deuteron eröffnet den Zugang zu Dibaryon Kandidaten, die Selektion der Mesonen im Endzustand der Reaktion sorgt dabei für eine Filterung des Isospin-Zustandes. Das BGOOD Experiment ist ein ideales Experiment für solche Messungen: Das Vorwärtsspektrometer ermöglicht eine klare Separation des Deuterons und im BGO Ball können neutrale Mesonen durch ihren elektromagnetischen Zerfall identifiziert werden.
Die kohärente Reaktion γd→π⁰π⁰d wurde am BGOOD Experiment von der Schwelle bis zu einer Schwerpunktsenergie von 2850 MeV untersucht. Der Aufbau des Experiments erlaubt dabei die volle Rekonstruktion der Reaktion, indem das Deuteron im Vorwärtsspektrometer und die Pionen im zentralen Kalorimeter detektiert werden.
Der gemessene Wirkungsquerschnitt ist deutlich größer als durch kohärente Photoproduktion erwartet, unterstützt aber die frühere Beobachtungen von drei isoskalaren Dibaryon Kandidaten.
Veröffentlichungen
Aktuelle Ergebnisse und Forschungsangebote
Unsere Ergebnisse
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Forschungsmöglichkeiten in unserer Arbeitsgruppe
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