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Experimente mit reellen Photonen Vortrag von Daniel Pätzold.

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Präsentation zum Thema: "Experimente mit reellen Photonen Vortrag von Daniel Pätzold."—  Präsentation transkript:

1 Experimente mit reellen Photonen Vortrag von Daniel Pätzold

2 2 Übersicht Motivation –Nukleon –Anregungsspektren NΔ – Übergang –Photoproduktion neutraler Pionen Experiment –Technische Anforderungen –Photonerzeugung –Detektoren Ergebnisse

3 3 Einige Phänomene der Nukleonen Anomales magnetisches Moment Ausdehnung (Ladungsradius) Formfaktoren der Nukleonen Anregungsspektren Polarisierbarkeit Quarkstruktur Quarks im Nukleon

4 4 Experimente mit e.-m. Sonden Spektroskopie –Untersuchung der Zerfallprozesse angeregter Zustände –Anregung über Reelle Photonen: q²=0 Virtuelle Photonen: q²0 ( m 0)

5 5 Atomspektren Anregungsenergien im Bereich von einigen eV Wohl separierte Zustände

6 6 Kernspektren Anregungsenergien von keV bis MeV Ebenfalls separierte Zustände e 12 C -> e' p X 5 MeV

7 7 Nukleonspektren Anregungsenergien im Bereich von MeV-GeV Größere Zustandsbreiten höhere Zustände überlappen ( außerdem kurzlebiger) Δ(1232)-Resonanz (relativ separat)

8 Wirkungsquerschnitt Überhöhungen im totalen Photo- absorptionsquerschnitt Relativ separates Resonanz- gebiet bei 340 MeV Δ(1232) Überlappungen (im Gegensatz zu Atom- bzw. Kernspektren)

9 9 NΔ – Übergang E.-m. Multipolanregung: – Magnetische Dipolanregung (M1) einfacher Spinflip-Übergang – Elektrische Quadupolanregung (E2)

10 10 Zerfallskanäle der Δ-Resonanz Totaler Photoabsorptions- querschnitt mit Aufspaltung in die verschiedenen Zerfallskanäle

11 11 Untersuchung der Δ-Resonanz J=?(Spin) P=?(Parität) Kopplungen

12 12 Erhaltungssätze Energie ( Rekonstruktion des Pions) Ladung Parität Bahndrehimpuls und Spin (Baryonen - und Leptonenzahl) (Isospin)

13 13 Beispiel (JP(Delta)= 3/2+) Gesamtdrehimpuls lpi = {1 oder 2} Parität nur Lpi = 1 möglich mögliche Multipolanregungen: M1 5 – 3 cos² θ E2 1 + cos² θ ½+½+ ½+½ l l =1 3/2 + TeilchenSpinParität JP p½+ ½

14 14 Neutrales Pion ( p 0 p) Masse: 134,97 MeV/c² Lebensdauer:86*10 -9 ns Zerfall: 0 (98,8%)

15 15 Rekonstruktion (1) Invariante Masse – Nachweis der Photonen: 0

16 Rekonstruktion (2) Missing mass m x =m 0 – Nachweis des Protons: p x p

17 17 Anforderungen an das Experiment( p 0 p) Photonenstrahl: –bekannte Energien (quasi monochromatisch) Energiebereich des gesamten Resonanzgebietes –Polarisiert Detektor: –große Raumwinkelabdeckung (Winkelverteilungen! ) –Energie- und Winkelauflösung (inv. Masse!) –Zeitauflösung (unkorrelierte Ereignisse unterdrücken!)

18 Erzeugung des Photonenstrahls Bremsstrahlung Comptonstreuung

19 Energie-Markierungsanlage (Tagger)

20 Bremsstrahlung Energiebilanz: Bremsstrahlung- spektrum: kontinuierlich dσ/dE rund 1/ E

21 Two Arms Photon Spectrometer (TAPS) Flüssiges Wasserstofftarget 504 BaF 2 – Detektoren

22 BaF 2 – Detektor

23 Szintillatoren Organische z.B. Plastikszintillatoren Organische Moleküle Fluoreszenzanregung der Moleküle Kurze Abklingzeiten Einsatz: Elektronennachweis Anorganische z.B. BaF 2, NaI Kristalle mit Aktivator- zentren dotiert Elektronen-Loch-Paare Abklingzeiten: einige 100 ns Einsatz: Gamma - Detektoren

24 Invariante Massenspektrum Von TAPS

25 Winkelverteilungen M1 dominiert ( 5 – 3 cos² θ )

26 Crystal Ball

27 Invariantes Massenspektrum vonCrystal Ball

28 Zusammenfassung Q 2 = 0 Atom-, Kern-, Nukleonspektrum NΔ – Übergang, M1 p Delta 0 p Invariante Masse Bremsstrahlung tagging TAPS Crystalball


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