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Systematische Untersuchung der Emission geladener Teilchen in Ni+Ni-Reaktionen bei SIS-Energien

Uhlig, Florian :
Systematische Untersuchung der Emission geladener Teilchen in Ni+Ni-Reaktionen bei SIS-Energien.
[Online-Edition]
TU Darmstadt
[Ph.D. Thesis], (2004)

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Item Type: Ph.D. Thesis
Title: Systematische Untersuchung der Emission geladener Teilchen in Ni+Ni-Reaktionen bei SIS-Energien
Language: German
Abstract:

Am Kaonenspektrometer KaoS des Schwerionensynchrotrons SIS der Gesellschaft für Schwerionenforschung (GSI) in Darmstadt wurden Untersuchungen zur Produktion und Emission von K+- und K--Mesonen in Ni+Ni-Reaktionen durchgeführt. Die kinetischen Strahlenergien betrugen 1.1, 1.5 und 1.93 AGeV und liegen somit für K+ nahe und für K- weit unterhalb der jeweiligen Energieschwelle für die Produktion dieser Teilchen in freien Nukleon-Nukleon-Reaktionen. Für alle drei kinetischen Strahlenergien wurden die energiedifferentiellen und integralen Produktionswirkungsquerschnitte für π+, π-, K+, K- und Protonen als Funktion der Stoßzentralität untersucht. Bei der höchsten Strahlenergie von 1.93 AGeV wurde zusätzlich auch die polare Winkelverteilung als Funktion der Stoßzentralität untersucht. Sowohl die K+-, als auch die K--Multiplizitäten zeigen einen überproportionalen Anstieg als Funktion der Anzahl an der Reaktion beteiligten Nukleonen, der für beide Teilchensorten (bei der kinetischen Strahlenergie von 1.93 AGeV) identisch ist. Bei der kinetischen Strahlenergie von 1.5 AGeV ist der Anstieg für beide Teilchensorten nicht nur im Reaktionssystem Ni+Ni, sondern auch im schwereren Reaktionssystem Au+Au bei gleicher Strahlenergie, identisch. Dies führt zu einem konstanten K-/K+-Verhältnis als Funktion der Zentralität, was auf die Kopplung der K-- an die K+-Produktion über die ''strangeness-exchange``-Reaktion πY → K- N zurückgeführt wird. Die durch Anpassung mit einer Maxwell-Boltzmann-Funktion an die Energieverteilungen der K+-Wirkungsquerschnitte gewonnenen inversen Steigungsparameter sind für alle Zentralitäten größer als die für K- bestimmten. Des weiteren zeigen die K+ bei 1.93 AGeV eine Vorwärts-Rückwärts-Überhöhung der Emission als Funktion des Polarwinkels, die für alle Stoßzentralitäten stärker ist, als bei den K-. Für zentrale Reaktionen ist die K--Emission nahezu isotrop. Beide Beobachtungen sind in Übereinstimmung mit der Annahme einer späteren Emissionszeit der K- im Vergleich zu den K+, was eine Folge der ''strangeness-exchange``-Reaktion ist. Bei der Untersuchung der azimutalen Emission zeigt sich, dass die geladenen Pionen und die K+ bevorzugt senkrecht zur Reaktionsebene emittiert werden, wohingegen die K- eine Emission in die Reaktionsebene zeigen. Die azimutale Emission der K+ wird von einigen Transportmodellrechnungen durch die Wirkung eines repulsiven K+-Nukleon-Potentials erklärt. Eine mögliche Erklärung für die bevorzugte Emissionsstruktur der K- könnte eine späte Emission der K- sein, die zusammen mit der Mandelform der Reaktionszone zu einer bevorzugten Emission in die Reaktionsebene führen würde. Eine andere Erklärung für die Beobachtung ist die Wirkung eines attraktiven K--Nukleon-Potentials. Bisher ist es keinem der Transportmodelle möglich, die Emissionsstruktur der K- quantitiv zu erklären. Zusammenfassend zeigen die Ergebnisse dieser Arbeit die Bedeutung der ''strangness-exchange``-Reaktion bei SIS-Energien. Dieser Kanal koppelt einerseits die K--Produktion an die K+-Produktion und hat andererseits, aufgrund unterschiedlicher Emissionszeiten, einen Einfluss auf die Emissionsstruktur der Kaonen.

Alternative Abstract:
Alternative AbstractLanguage
Using the Kaon-Spectrometer KaoS at the heavy-ion synchrotron SIS at the Gesellschaft für Schwerionenforschung (GSI) in Darmstadt the production and emission of K+- and of K--mesons has been studied in Ni+Ni-reactions. Kinetic beam energies of 1.1, 1.5 und 1.93 AGeV were used, which were close to (K+) and far below (K-) the corresponding production thresholds of these particles in binary nucleon-nucleon collisions. For all three kinetic energies the energy-differential and integrated production cross sections for π+, π-, K+, K- and protons have been measured as a function of the collision centrality. For the kinetic energy of 1.93 AGeV the polar angle distributions were measured in addition. The K+- as well as the K--multiplicities show a stronger than proportional rise as a function of the number of nucleons participating in the reaction, which is similar for both particle species at 1.93 AGeV kinetic energy. At the kinetic energy of 1.5 AGeV the rise is not only similar for both types of particles in the system Ni+Ni, but even in the bigger system Au+Au the K+ and K- show the same rise. Hence the resulting K-/K+-ratio is constant as a function of the centrality and of the system size. This is explained by the coupling of the K--production to the K+-production via the ``strangeness exchange''-reaction πY → K- N. Fitting the energy distributions with a Maxwell-Boltzmann distribution yields larger inverse slope parameters for K+ than for K- for all collision centralitieses. In addition the K+ show at the kinetic energy of 1.93 AGeV a forward-backward peaked emission pattern as a function of the polar angle for all collision centralities. The same but less pronounced effect is seen for the K-. For central reactions the K--emission is nearly isotropic. These observations are in agreement with the assumption of different emission times for K+ and for K-, which is a result of the ``strangeness-exchange''-reaction. The azimuthal angle distributions of charged pions and of the K+ show a preferential emission perpendicular to the reaction plane, whereas K- show a preferential emission into the reaction plane. The K+ emission pattern is explained by some transport-model caculations as the influence of a repulsive K+-Nucleon potential. A possible explanation for the K- emission pattern could be the late emission of K- together with the almond shape of the reaction zone, which would lead to an emission into the reaction plane. Another possible explanation is an attractive K--Nukleon-potential. At the moment no transport model is able to explain the emission pattern of the K- quantively. The results presented emphasize the importance of the ``strangeness exchange''-reaction at SIS-energies. This channel on the one hand couples the K--production to the K+-production, on the other hand it has an influence on the emission behaviour, which is due to different emission times, caused by the K--absorption via this reaction.English
Divisions: Fachbereich Physik
Date Deposited: 17 Oct 2008 09:21
Last Modified: 07 Dec 2012 11:50
Official URL: http://elib.tu-darmstadt.de/diss/000425
URN: urn:nbn:de:tuda-tuprints-4253
License: Simple publication rights for ULB
Referees: Oeschler, Dr. Helmut and Braun-Munzinger, Prof. Dr. Peter
Advisors: Oeschler, Dr. Helmut
Refereed: 18 December 2003
URI: http://tuprints.ulb.tu-darmstadt.de/id/eprint/425
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