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Meyer-Wildhagen, Frank (2004): Rho-Pi-Zustände in der Antiproton-Neutron-Annihilation in Pi- Pi0 Pi0 Pi0. Dissertation, LMU München: Faculty of Physics
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Abstract

Das Ziel der vorliegenden Arbeit war es, die Natur von exotischen Resonanzen im mesonischen Spektrum unterhalb von 2 GeV/c^2 zu untersuchen. Hierzu wurden Antiproton-Neutron Annihilationen gestoppter Antiprotonen, aus der LEAR Anlage des CERN, in einem flüssigen Deuteriumtarget untersucht. Die insgesamt 5,2*10^6 Ereignisse mit einer Driftkammerspur, aufgenommen von dem fast den gesamten Raumwinkel umfassenden Crystal-Barrel Detektor, lieferten nach einer Selektion und einem kinematischen Fit ein praktisch untergrundfreies Datensample mit 144.114 pbar n -> Pi- Pi0 Pi0 Pi0 Ereignissen. Mit Hilfe von Monte-Carlo Simulationen konnte das absolute Verzweigungsverhältnis dieses Kanals zu BR(pbar n -> Pi- Pi0 Pi0 Pi0) = (7,6 +- 0,4)* 10^(-2) bestimmt werden. Die vollständige Partialwellenanalyse dieses Kanals brachte neben den starken Beiträgen der Rho(770)x(Pi0 Pi0)_S und Rho(770) x f_2(1270) Amplitude, auch eine Rho' x (Pi0 Pi0)_S Amplitude mit einer Masse von 1280 MeV/c^2 für das Rho'. Das aus 4 Pi und K Kbar Zerfällen bekannte Rho'(1450) wurde nicht gesehen. Damit wird die vermutete Aufspaltung in zwei verschiedene Rho' Zustände bestätigt, von denen nur einer als radiale rho-Anregung in das Konstituenten-Quarkmodell paßt. Klare Evidenzen gibt es auch für (Rho Pi)_x x Pi Amplituden mit Resonanzen x= a_{1,2} und Pi_{0,1,2}. Oberhalb des wohl bekannten a_1(1260) konnten zwei zusätzliche 1^{++} Resonanzen in ihren Zerfällen in die (Rho Pi)-S und -D Welle nachgewiesen werden. Das a_1(1550) kann aufgrund seines starken Zerfalls in die (Rho Pi)-S Welle keine radiale Anregung des a_1(1260) sein, während für das a_1(1850) das charakteristische Verhältnis Gamma(Rho Pi)_D / Gamma(Rho Pi)_S >> 1 einer radialen Anregung des a_1(1260) ermittelt wurde. Die Identifikation des Pi(1300) als radiale Anregung des Pi Mesons bestätigte sich durch den starken Zerfall in Rho Pi und den kleinen Beitrag in (Pi0 Pi0)_S Pi. Ein weiteres Pi Meson bei 1800 MeV/c^2 wurde erstmalig im Rho Pi und Rho' Pi Zerfall nachgewiesen, jedoch gibt der Vergleich der Partialbreiten in Rho Pi, Rho' Pi und (Pi0 Pi0)_S Pi mit der theoretischen Vorhersage für die zweite radiale Anregung Rätsel auf. In der (Rho Pi)-P Welle wurde eine exotische Resonanz bei 1450 MeV/c^2 mit den exotischen Quantenzahlen J^{PC} = 1^{-+}, die prinzipiell nicht mit q qbar gebildet werden können, nachgewiesen. Die Evidenz für ein Pi_1 -> Rho Pi bei 1,6 GeV/c^2, welches in anderen Experimenten gesehen wurde, ist dagegen sehr schwach. Es stellt sich die Frage, ob das hier gefundene Pi_1(1450) mit dem exotischen Pi_1(1400) identisch ist, das bisher nur als Eta Pi Resonanz bekannt ist. Ein Vergleich der relativen Pi_1 Produktionsstärken in der atomaren (pbar n) S- und P-Welle zeigt, daß die Rho Pi und Eta Pi Resonanzen verschiedene Zustände sind.