Poszukiwanie jąder etowych poprzez badanie reakcji za pomocą układu detekcyjnego WASA-at-COSY

Rozprawa doktorska dotyczy poszukiwania stanów związanych w reakcji za pomocą detektora WASA znajdującego się w Forschungszentrum Jülich. Eksperyment wykonano przy użyciu wiązki deuteronowej synchrotronu COSY oraz deuteronowej tarczy pelletowej. Pęd wiązki zmieniano w sposób ciągły podczas każdego cyklu przyspieszania od wartości 2.127 GeV/c do 2.422 GeV/c, co odpowiada zakresowi energii wzbudzenia Q∈(-70,30)MeV. Funkcję wzbudzenia dla rozważanej reakcji wyznaczono po identyfikacji wszystkich wylatujących cząstek oraz po zastosowaniu warunków selekcji bazując na symulacjach Monte Carlo produkcji jądra mezonowego i jego rozpadu przez wzbudzenie rezonansu . W otrzymanej funkcji wzbudzenia nie zaobserwowano wąskiej struktury pochodzącej od jądra mezonowego. Wyznaczono natomiast górną granicę całkowitego przekroju czynnego dla procesu bound na poziomie ufności 90%. Wartość ta zmienia się w zakresie od 21 do 36 nb odpowiednio dla energii wiązania od 5 do 50 MeV. Zaobserwowano jednak wskazanie na istnienie szerokiego stanu związanego. Krzywa wzbudzenia dla obszaru kinematycznego, w którym spodziewamy się sygnału pochodzącego od jąder mezonowych, nie daje się opisać tylko poprzez przyczynki od rozważanych reakcji tła. Natomiast w obszarze, gdzie nie oczekujemy sygnału jest bardzo dobrze opisywana zakładając tylko przyczynki od reakcji tła.

This dissertation is about the search for bound state in reaction with the WASA detector installed in Forschungszentrum Jülich. The experiment was carried out using a deuteron COSY beam and deuteron pellet target. The beam momentum varied continuously in each of acceleration cycle from 2.127 GeV/c to 2.422 GeV/c which corresponds to a range of excess energy Q∈(-70,30)MeV. The excitation function for the considered process was determined after identification of all outgoing particles and the application of the selection conditions based on Monte Carlo simulations of η-mesic helium production and its decay via excitation of the resonance. No narrow structure of the -mesic helium was observed in the excitation function. The upper limit of the total cross section for the bound process was determined on the 90% confidence level. It varies from 21 to 36 nb for the bound state width ranging from 5 MeV to 50 MeV, respectively. However, an indication for a broad state was observed. The kinematic region, where we expect the evidence of the signal from the bound state, cannot be fully described only by the combination of the considered background processes. In contrast, the experimental excitation function is very well fitted by the background contributions for the region where the signal is not expected.