Bestimmung von Polarisationsobservablen in der π⁰ und ω Photoproduktion am Proton mit dem CBELSA/TAPS-Experiment

Abstract

Ziel des Crystal-Barrel/TAPS-Experimentes am Elektronenbeschleuniger ELSA in Bonn ist die Untersuchung der Nukleon-Resonanzstruktur durch Photoproduktion von Mesonen. Zu diesem Zweck ist die Messung von Polarisationsobservablen unabdingbar. Um diese Polarisationsobservablen für unterschiedliche Reaktionen zu bestimmen, erfolgen die Messungen mit wahlweise linear oder zirkular polarisierten Photonen und unter Verwendung eines polarisierten Targets.<br /> Die Bereitstellung linear polarisierter Photonen durch kohärente Bremsstrahlung sowie die Bestimmung des linearen Polarisationsgrades war ein Teil dieser Arbeit. Durch präzise Ausrichtung eines Diamantkristalls mit Hilfe eines Goniometers konnten kohärente Intensitätsüberhöhungen und somit linear polarisierte Photonen bei frei wählbaren Photonenergien und Polarisationsebenen generiert werden. Der Polarisationsgrad ergibt sich aus einer Parametrisierung und Anpassung an das gemessene kohärente Bremsstrahlspektrum und wurde mit einem maximalen relativen Fehler von 5% über einen weiten Energiebereich bestimmt.<br /> Die Güte der Polarisationsbestimmung konnte durch die Extraktion der Polarisationsobservablen Σ für die π⁰-Photoproduktion und den Vergleich der Ergebnisse mit früheren Messungen überprüft werden. Des Weiteren wurde für die gleiche Reaktion die Doppelpolarisationsobservable G gemessen, indem die Reaktion linear polarisierter Photonen mit einem longitudinal polarisierten Target untersucht wurde. Die Ergebnisse zur Observablen G bieten wertvolle Informationen für Partialwellenanalysen und somit für die Bestimmung von Nukleon-Resonanzzuständen. Insbesondere können die vorgestellten Ergebnisse auch dazu beitragen die Eigenschaften von bekannten Resonanzzuständen besser zu verstehen.<br /> Der Hauptschwerpunkt dieser Arbeit lag auf der Untersuchung der ω-Photoproduktion. Für diese Reaktion wurden die Polarisationsobservablen Σ und Σ_π sowie erstmalig die mit polarisiertem Photonstrahl und polarisiertem Target gemessenen Observablen G, G_π und E bestimmt. Insbesondere die Ergebnisse für die mit hoher Statistik gemessene Observable E liefern starke Hinweise auf die Produktion von ω-Mesonen über den Zerfall von Resonanzen im s-Kanal.