The decay of the γp system into the pπ⁰η final state

Abstract

Photoproduction of mesons provides an excellent tool for accessing properties of baryon resonances. Most existing data sets on baryon resonances have been measured in \pi N scattering experiments; photoproduction experiments provide complementary information about the internal structure. Many of the known states are not well established. Further, quark models predict more states than are known. High-statistics photoproduction experiments offer the chance to search for these "missing resonances". <br /> The Crystal Barrel detector is optimized to detect multi-photon final states with almost 4 \pi (98%) solid-angle coverage. The Crystal Barrel consists of 1380 CsI(Tl) crystals with an excellent photon detection efficiency. It provides good energy \sigma_E and spatial \sigma_{\theta},\sigma_{\Phi} resolution throughout the entire energy range. A 3-layer scintillating fiber inner detector is used for tracking charged particles. <br /> In 2001 high-quality photoproduction data including various final states with neutral mesons was taken by the CB-ELSA experiment at the ELectron Stretcher Accelerator (ELSA) in Bonn. Photons produced via bremsstrahlung were tagged in an energy range of 0.35 GeV < E_{\gamma} < 3.00 GeV (1.24 GeV < \sqrt{s} < 2.55 GeV). <br /> In this work, the analysis of the \gamma p\rightarrow p\pi^{0}\eta final state is discussed. Total and differential cross sections for \gamma p\rightarrow p\pi^{0}\eta are presented from threshold energy to \sqrt{s}=2.55 GeV. This cross section was unknown up to now. Results from a partial wave analysis are presented and leading resonant contributions are extracted. However, double polarization data is necessary in order to resolve some current ambiguities and establish the solution found here.

<strong>Der Zerfall des γp-Systems in den pπ⁰η-Endzustand</strong><br /> Die Photoproduktion von Mesonen ist ein hervorragendes Werkzeug, Eigenschaften von Baryon Resonanzen zu untersuchen. Die meisten existierenden Datensätze wurden in den \pi N-Streuexperimenten gemessen; Photoproduktions-Experimente liefern komplementäre Informationen zur internen Struktur der Baryonen. Viele der bekannten Zustände sind noch nicht ausreichend etabliert. Weiterhin sagt das Quark-Modell mehr Zustände voraus, als bekannt sind. Hochstatistik-Photoproduktions-Experimente bieten die Möglichkeit, nach solchen "fehlenden Resonanzen" zu suchen.<br /> Der Crystal-Barrel-Detektor wurde optimiert, um Endzustände von Multi-Photonen mit Raumwinkel-Abdeckung von fast 4 \pi (98%) zu detektieren. Der CB besteht aus 1380 CsI(Tl) Kristallen mit einer hervorragenden Photo-Detektions-Effizienz. Er liefert eine gute Energie- und Raumauflösung von \sigma_E bzw. \sigma_{\theta}, \sigma_{\Phi} für den gesamten Energiebereich. Um die geladenen Teilchen nachzuweisen, wird ein dreilagiger Innendetektor mit szintillierenden Fasern verwendet.<br /> Photoproduktions-Daten hoher Qualität in verschiedenen Endzuständen mit neutralen Mesonen, wurden in Jahr 2001 vom CB-ELSA-Experiment an der Elektronen Beschleuniger Anlage (ELSA) in Bonn aufgenommen. Die mittels Bremsstrahlung produzierten Photonen wurden in einem Energiebereich von 0.35 GeV < E_{\gamma} < 3.00 GeV (1.24 GeV < \sqrt{s} < 2.55 GeV) nachgewiesen und ihre Energie markiert.<br /> In der vorliegenden Arbeit wird die Reaktion \gamma p\rightarrow p\pi^{^}{0}\eta analysiert. Die totalen und differentiellen Wirkungsquerschnitte für \gamma p\rightarrow p\pi^{^}{0}\eta von der Schwellenenergie bis \sqrt{s}=2.55~GeV werden vorgestellt. Bisher war der Wirkungsquerschnitt unbekannt. Eine Partialwellen-Analyse wird durchgeführt und führende Resonanzbeiträge werden extrahiert. Um einige gegenwärtige Zweideutigkeiten aufzulösen und die hier gefundene Lösungen zu verifizieren, sind jedoch Polarisations-Daten erforderlich.