Studien zu Baryonen-Resonanzen in Charmonia-Zerfällen Studies of baryon resonances in charmonia decays Jan Reher, Bochum, 25.7.16

Inhalt Auswahl des Zerfallskanals Vorselektion der Daten Offlineselektion Interpretation der Ergebnisse Test und Optimierung der Hypothesen mit PAWIAN Weitere Pläne

Auswahl des Zerfallskanals Eigenschaften des gewünschten Endzustands: Ausgangspunkt: J/ψ Beteiligung von Baryonen am Zerfall  Protonen im Endzustand Beteiligung von Teilchen mit Strangeness Zerfälle mit hoher Lebensdauer  Displaced Vertices Ausgewählter Zerfall (nach PDG): 𝐽 𝜓 →𝑝 𝐾 − Λ →𝑝 𝐾 − p 𝜋 + Dreikörperzerfall unwahrscheinlich  Beteiligung anderer Resonanzen! 𝐽 𝜓 → 𝑋 Λ → 𝑝 𝐾 − ( 𝑝 𝜋 + ) 𝐽 𝜓 → 𝑋 𝐾 − → 𝑝 Λ 𝐾 − → 𝑝 𝑝 𝜋 + 𝐾 − 𝐽 𝜓 → 𝑋 𝑝 → 𝐾 − Λ p → 𝐾 − 𝑝 𝜋 + 𝑝

Wichtigste Teilcheneigenschaften: Lambda: Λ 0 = 𝑢𝑑𝑠 →𝑆=−1 𝐼 𝐽 𝑃 =0 ( 1 2 + ) 𝑀 = 1115.683 MeV 𝜏=163.2ns→𝑐𝜏=4.89cm Proton: 𝑝= 𝑢𝑢𝑑 →𝐼 𝐽 𝑃 = 1 2 ( 1 2 + ) 𝑀=938.27 𝑀𝑒𝑉 Pion: 𝜋 + = 𝑢 𝑑 ; 𝐼 𝐺 𝐽 𝑃 = 1 − 0 − ; 𝑀=139.57 𝑀𝑒𝑉 Kaon: 𝐾 − = 𝑢 𝑠 ; 𝐼 𝐽 𝑃 = 1 2 0 − ; 𝑀=493.666 𝑀𝑒𝑉

Vorselektion am ihep Multiplicity – Cut für Endzustandsteilchen: Genau 2 Protonen Genau 1 Kaon Genau 1 Pion Ladungsfilter Überprüfung der Ladung der einzelnen Teilchen Verhindert Ladungskonjugierte Zerfälle, daher in den Offlineteil verlegt Schnitt auf Λ - Masse Einschränkung der invarianten Masse von 𝑝 und 𝜋 + zwischen 0.9 GeV und 1.3 GeV (𝑀 Λ ≈1.116 GeV) Kaum Unterschied in resultierenden Spektren  Deaktiviert

Vorselektion am ihep (2) Missing Mass – Cut Invariante Masse aller Endzustandsteilchen soll nur geringfügig von der CM – Energie abweichen Zerfälle mit zu viel Energie in Photonen werden so ausgeschlossen Ist im kinematischen Fit bereits enthalten, also deaktiviert. Vertex Fit: CM – Vertex aus 𝑝 und 𝐾 − Λ - Vertex aus 𝑝 und 𝜋 + Displaced Vertex fit und Speicherung beider Vertexpositionen (HepPoint3D) und ihres Abstands

Vorselektion am ihep (3) Kinematischer Kalman-Fit Anpassung der Tracks an kinematische Randbedingungen Fit auf Gesamt-Viererimpuls Anpassung an Λ – Resonanz wäre möglich, aber nicht nötig. Events werden unabhängig vom Ergebnis gespeichert, inkl. aus dem Fit resultierendem chisq. Schlägt der Fit fehl, wird chisq = 9999999 gesetzt

Dalitz nach Vorselektion

Massenplots nach Vorselektion

Lambda - Lebensdauer

Monte Carlos Anwendung der Selektion auch auf am ihep gespeichertes Inklusivmontecarlo Strukturen aus Daten sind im Montecarlo nicht zu sehen. Auswertung der Wahrheitswerte zeigt, dass die Ergebnisse der Selektion bereits weitestgehend untergrundfrei sind. 71 Untergrundevents in ca. 130.000 Selektierten Häufigste Fehlerursache: Falsch identifizierte Antiprotonen und Kaonen Signalmontecarlo zu Dreikörperzerfall Falsche Zerfallskonstante des Lambda kommt aus Akzeptanzeffekten ca. 160.000 Events selektiert aus insgesamt ca. 1.000.000  Insgesamt gute Akzeptanz!

Dalitz nach Vorselektion (MC)

Massenplots nach Vorselektion (MC)

Offlineselektion Chisq – Cut Lebensdauer – Cut Events mit chisq > 200 aus dem kinematischen Fit werden verworfen Entspricht Verwerfen der Events, deren kinematischer Fit fehlgeschlagen ist Schärferer Schnitt möglich, aber kaum Verbesserung der Daten Lebensdauer – Cut Events mit Lambda – Lebensdauer unter 50ps werden verworfen Verbesserung der Daten Noch schärferer Schnitt wäre denkbar, führt aber zu sehr geringer Statistik

Propabilities aus PID

Offlineselektion (2) Propability – Cut Ladungsfilter Entfernt Events mit ungenau identifizierten Teilchen Mehrere Minimalwerte getestet Geringe Verbesserung der Daten bei teils hohem Verlust an Statistik Cut nicht weiter genutzt! Ladungsfilter Filtert eine einzelne Ladungskonjugation aus dem Datensatz Nützlich, um im Vergleich nach Unterschieden in den Ladungskonjugationen zu suchen Auch für die Auswertung mit PAWIAN nötig

Dalitzplot

Massenplots Lambda(1520) Lambda(1670) Lambda(1820) N(1650) K3(2320)

Mögliche Resonanzen: In Proton K: Λ 1520 3 2 − Λ 1670 1 2 − Λ 1520 3 2 − Λ 1670 1 2 − Λ 1820 5 2 −

Mögliche Resonanzen: In Proton K: In Lambda K: Λ 1520 3 2 − Λ 1520 3 2 − Λ 1670 1 2 − Λ 1820 5 2 − In Lambda K: 𝑁 − 1650 1 2 −

Mögliche Resonanzen: In Proton K: In Lambda K: In Proton Lambda: Λ 1520 3 2 − Λ 1670 1 2 − Λ 1820 5 2 − In Lambda K: 𝑁 − 1650 1 2 − In Proton Lambda: 𝐾 3 − 2320 3 +

Erste PAWIAN – Resultate (1)

Erste PAWIAN – Resultate (2)

Erste PAWIAN – Resultate (3)

Wahrscheinliche Resonanzen: In Proton K: Λ 1520 3 2 − Λ 1600 1 2 + Λ 1690 3 2 − Λ 1810 5 2 −

Wahrscheinliche Resonanzen: In Proton K: Λ 1520 3 2 − Λ 1600 1 2 + Λ 1690 3 2 − Λ 1810 5 2 − In Lambda K: 𝑁 − 1650 1 2 − 𝑁 − 1720 3 2 + 𝑁 − 1900 3 2 +

Bisher beste PAWIAN – Resultate (1)

Bisher beste PAWIAN – Resultate (2)

Bisher beste PAWIAN – Resultate (2)

Beiträge in Proton - K

Beiträge in Proton - Lambda

Beiträge in Lambda - K

Weitere Pläne Optimierung des letzten Fits Test anderer Resonanzen im Bereich des N(1720) und Lambda(1820) Eventuell einführen einer zusätzlichen N – Resonanz Nutzung des vollständigen Datensatzes für die PWA Bestimmung der Branching Ratios aus den einzelnen Beiträgen

Danke für Ihre Aufmerksamkeit!