Projekt nowego układu detekcyjnego do pomiaru reakcji dd→απ0

W poniższej pracy przedstawiony został projekt modyfikacji detektora WASA (Wide Angle Shower Apparatus) pod kątem efektywnego pomiaru reakcji . Detektor został zoptymalizowany do pomiaru reakcji łamiącej symetrię ładunkową przy pędzie wiązki równym ~GeV/, a także ~GeV/. Wiązkazostanie przyspieszona z użyciem akceleratora COSY (COoler SYnchrotron) znajdującego się w Forschungszentrum J"ulich w Niemczech. Ostateczna idea modyfikacji detektora zakłada usunięciejedenastu warstw przedniego detektora (Forward Detector), to jest, trzech warstw Forward Trigger Hodoscope, pięciu warstw Forward Range Hodoscope, dwóch warstw Forward Range Intermediate Hodoscope i jednej warstwy Forward Range Absorber. Nowy układ detekcyjny pozwala na użycie czasu przelotu oraz straty energii w pozostałych warstwach przedniego detektora w celu identyfikacji cząstek i pomiaru ich energii. W pracy przetestowana została odpowiedź detektora na rejestrację sygnału reakcji oraz głównych reakcji tła i . Zaprojektowana została nowa procedura rekonstrukcji śladów w przednim detektorze. Stworzona została również nowa rekonstrukcja energii kinetycznej dla i , korzystająca z informacji o stratach energii i czasie przelotu cząstek w przednim detektorze. W celu stworzenia metody redukcji tła wykorzystane zostało dopasowanie kinematyczne oraz metoda czasu przelotu \extit{versus} straty energii cząstki (-TOF). Uzyskane rezultaty pokazują, że dzięki nowemu układowi detekcyjnemu można zmierzyć około 500-1200 zdarzeń sygnału (w zależności od użytych cięć redukujących tło) podczas ośmiotygodniowego pomiaru z energią wiązki ~GeV/. Tło pochodzące z reakcji może być w znaczący sposób zredukowane. Przewidywana niepewność statystyczna dla pomiaru całkowitego przekroju czynnego wynosi 4\%, natomiast dla pomiaru anizotropii rozkładu kątowego wynosi około 20\%.

In this thesis a design of the Wide Angle Shower Apparatus (WASA) modification for the efficient reaction measurement is presented. The detector setup was optimized to the registration of a charge symmetry breaking reaction with the deuteron beam of ~GeV/ and also ~GeV/ momentum, accelerated in the the Cooler Synchrotron COSY located in Forschungszentrum J"ulich, Germany. The final idea of the setup modification assumes the removal of eleven layers of the Forward Detector, namely, 3 layers of the Forward Trigger Hodoscope, 5 layers of the Forward Range Hodoscope, 2 layers of the Forward Range Intermediate Hodoscope and one layer of the Forward Range Absorber. The new detector setup allows to use a time of flight variable and energy losses in the remaining layers of the Forward Detector for a particles identification and their energy measurement. The detector response to the reaction and the main source of background, i.e. and reactions, was tested. A new track reconstruction procedure in the Forward Detector was designed. The and kinetic energy reconstruction based on the energy losses and time of flight information in Forward Detector was applied. A kinematic fit method as well as a time of flight \textit{versus} energy losses technique (-TOF) were used for the background suppression procedure. Obtained results show that thanks to the new detector setup one may measure about 500-1200 signal events (depending on using background suppression cuts) during 8 weeks long run at beam momenta of ~GeV/ with the very efficient background reduction. A total cross section statistical uncertainty is predicted to be about 4%, when the statistical error of an angular distribution anisotropy is expected to be about 20%.