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Vortrag von Bernhard Roth
Exotische Materie Vortrag von Bernhard Roth Ruhr-Universität Bochum
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Exotische Materie Hybride: Hybridmesonen? Aber auch Hybridfbaryonen
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QCD Wirkung auf Quarks Trägerteilchen: Gluonen Farbladung
Farbneutralität Besonderheit: Gluonen tragen selbst Ladung q q gelb rot rot gelb q q q q
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QED vs. QCD Photonen: Keine elektromagnetische Ladung
Gluonen: tragen Farbladung Starke WW keine WW
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QED vs. QCD ~ ~ V 1/r V r - - + + q q Name elektromagnetische Kraft
starke Kraft wirkt auf Elektrische Ladung Farbladung übertragende Teilchen Photon Gluon teilnehmende Teilchen Teilchen mit Ladung Quarks, Gluonen q + - q + - Selbst-WW -> Flux-Tube (Schlauch) V 1/r ~ V r ~ für r → ∞
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QCD q 7
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Exotische Materie Mit QCD verträgliche Konfigurationen
Hybride: Hybridmesonen? Aber auch Hybridfbaryonen 8
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Multiquarkzustände Hadronen aus mehr als 3 Quarks z.B. Pentaquarks
Quarkmolekül (z. B. f0(980) – KK ?) q Mesonium
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Hybridmesonen Mesonen
Zusätzlicher angeregter gluonischer Freiheitsgrad höhere Masse veränderte Quantenzahl q Baryon (qqq) Hybrid (qqg) q
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Gluonenbälle Gebilde aus „reiner Kernkraft“ ohne Quarks
Zerfall ist „flavour-blind“ Zerfall nur über starke WW exotische Quantenzahlen möglich: Meson (qq) Glueball (gg)
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Gluonenbälle 12
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Spektrum Drehimpuls Parität C-Parität
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Skalares Mesonnonetts
Nonett noch nicht vollständig Suche nach fehlenden Teilchen Überbesetzung des skalaren Mesonnonetts Mischzustände mit skalaren Mesonen mit 1 -1 1 IZ -1 Isovektor Isoskalar 14
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pp-Reaktionen Reaktion: pp → π0 π0 π0
pp → f0(1500) π0 (Crystal Barrel/LEAR) f0(1500) → 2 π, 4 π, ηη, ηη‘, KK f0(1500) → γγ M = (1507 ± 5) MeV/c2 Γ = (109 ± 7) MeV/c2 JPC = 0++ f0(1500) 1 2 3 n = m2(π1π3) m2(π1π2) 15
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f0(1500) exotisch? Überzählig im Skalaren Mesonnonett
Relativ schmal → lange Lebensdauer Passt nicht in Nonett: Zerfallskanäle mit u, d und s-Quarks Masse und Quantenzahlen vorhergesagt für Grundzustand des Glueballs 16
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Exotisch? pp → f0(1500)… „Gluonenreicher“ Prozess
beliebige Quantenzahlen e-e+- Prozess JP=1- keine Gluonen beteiligt Kopplung an Ladung keine Kopplung an Gluonen g g γ γ 17
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Anti-Glueball Filter e-e+-Prozess kein f0(1500) 18
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Suche nach Glueballs Systematische Suche bisher am CERN (LEAR) bis 2000 Geplante Fortsetzung: PANDA/FAIR in Darmstadt ab ca. 2013 FAIR/HESR 19
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FAIR Facility for Antiproton and Ion Research
SIS300 SIS100 HESR PANDA vorhandene GSI Institute Plasmaphysik Isotopen Strahlen Atomphysik 20
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HESR Hohe Strahlintensität Hohe Ereignisrate dank festem Target
Brillante Strahlqualität FAIR: Parallelbetrieb 1m 21
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Quellen Prof. U. Wiedner: „How to study QCD? Or Physics with PANDA“, Vorlesung vom Prof. H. Koch: „Exotische Hadronen“, Kolloquium UNI Tübingen, F. E. Close: „Gluonenbälle – Gebilde aus reiner Kernkraft“, Spektrum der Wissenschaft, F. E. Close: „Glueballs and hybrids: new states of matter“, Contemporary Physics, 1997, volume 38,1 W.-M.Yao et al. (Particle Data Group), J. Phys. G 33, 1 (2006) Gesellschaft für Schwerionenforschung mbH, Darmstadt 22
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GSI 23
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Warum nicht früher? 100 Ereignisse 1000 Ereignisse 10 000 Ereignisse
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