Masterarbeit

Rekonstruktion von Endzuständen mit Antikernen im Belle Experiment

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DPG Vortrag Göttingen 2012

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DPG Vortrag Dresden 2013

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Kurzfassung

Im Belle Experiment entstehen in e+e−-Kollisionen in seltenen Fällen Kerne oder Antikerne. Der Nachweis dieser Teilchen im Detektor ist schwierig, da sie stark durch Untergrund überlagert werden. Im Rahmen dieser Arbeit wurde zum ersten Mal für das Belle Experiment eine Methode entwickelt, mit der sich Kerne und Antikerne identifizieren lassen. Die Ladung und die Masse der Teilchen wird mithilfe des Energieverlustes im Detektor, der Flugzeit und des Impulses berechnet. Weitere Detektoren helfen bei der Unterdrückung des Untergrundes.

Mit dieser Methode wurden Kandidaten für Deuteronen, Tritonen und Antideuteronen identifiziert. Die meisten Deuteronen und Tritonen stammen jedoch nicht aus den e+e−-Kollisionen, sondern aus der Wechselwirkung mit dem Restgas oder dem Strahlrohr und wurden aus diesem Grund nicht weiter analysiert. Die folgende Analyse beschränkt sich auf Antideuteronen, da diese nur in den e+e−-Kollisionen entstanden sein können.

Ein Teil des Belle Datensatzes wurde im Kontinuum unterhalb der Υ(4S)-Schwelle genommen. Hiermit wurde der inklusive Wirkungsquerschnitt der Antideuteron-Produktion des Kontinuums bestimmt zu (33 ± 16 ± 1,8) fb. Um den resonanten Anteil zu erhalten, muss dieser Beitrag des Kontinuums abgezogen werden. So konnte eindeutig gezeigt werden, dass die Υ(1S)-, Υ(2S)- und Υ(3S)-Resonanz ebenfalls in Antideuteronen zerfallen können. Für die Υ(3S)-Resonanz konnte zum ersten Mal ein Verzweigungsverhältnis angegeben werden. Die inklusiven Verzweigungsverhältnisse wurden bestimmt zu (3,6 ± 2,2 ± 0,20)·10−5 für die Υ(1S)-Resonanz, (3,7 ± 2,4 ± 0,21)·10−5 für die Υ(2S)-Resonanz und (6,7 ± 4,3 ± 0,38)·10−5 für die Υ(3S)-Resonanz.

Des Weiteren wurde nach Zuständen gesucht, die in Antideuteronen zerfallen. Ein solcher Zerfallskanal ließ sich nicht eindeutig nachweisen. Es wurden obere Schranken berechnet. Der mögliche Zerfall des kaonischen Anticlusters S+ → d + p + π+ produziert eine Erhöhung mit einer Signifikanz von 2,9σ. Die obere Schranke für den kombinierten Wirkungsquerschnitt zur Erzeugung des S+ und dieses Zerfalls ergibt sich zu 0,45 fb. Obere Schranken für den hypothetischen Zerfall des Antihyperkerns 3ΛH → d + p + π+ und des angeregten 3He → d + p werden gegeben.

Zudem wurde nach B-Zerfällen in Deuteron-Antideuteron-Paare gesucht. Als Kontrollkanal für diese Analyse wurde der Zerfall B± → J/Ψ + K± → p + p + K± studiert. Für den Zerfall B± → d + d + K± gab es keinen einzigen Kandidaten. Die obere Schranke des Verzweigungsverhältnisses wurde zu 4,7·10−8 bestimmt. Es gab einen Kandidaten für den Zerfall B0 → d + d, was eine obere Schranke des Verzweigungsverhältnisses von 2,5·10−7 ergibt.