Benjamin, Dönigus (2013)
Investigation of baryons with strangeness and search for weakly decaying exotics with ALICE at the LHC.
Technische Universität Darmstadt
Dissertation, Erstveröffentlichung

Kurzbeschreibung (Abstract)

In dieser Arbeit werden Daten analysiert, die mit dem ALICE-Detektor (A Large Ion Collider Experiment) am Large Hadron Collider (LHC) genommen wurden. Die Eigenschaften und die äußerst gute Leistungsfähigkeit des LHC haben es ermöglicht, Daten von Proton-Proton (pp) Kollisionen in den letzten drei Jahren bei verschiedenen Schwerpunktsenergien (0.9 TeV, 2.36 TeV, 2.76 TeV, 7 TeV und 8 TeV) zu gewinnen. Dazu wurden in zwei der drei Jahre auch Blei–Blei (Pb–Pb) Kollisionen bei sqrt(s_NN) = 2.76TeV durchgeführt und vor kurzem ein Pilot-Lauf mit Proton-Blei (pPb) Kollisionen bei sqrt(s_NN) = 5.01TeV, der im Januar/Februar diesen Jahres durch einen vollen Lauf vervollständigt wird. Die hohen Energien bei gleichzeitig geringem baryochemischen Potential (mu_B ungefähr 0) der Pb–Pb Kollisionen am LHC erlauben die Produktion von Strangeness, Charm und Bottom Quarks in bisher unerreichter Anzahl. Die entweder in der ursprünglichen harten Kollision (Charm und Bottom) oder im Quark-Gluon Plasma entstandenen Quarks werden beim Abkühlen des Feuerballs in Hadronen oder auch leichten Kernen (bis zu A=5) eingebaut. Die Produktionswahrscheinlichkeit nimmt mit der Masse des produzierten Teilchens ab. Aber die hohe Zahl der Strangeness Quarks erlaubt Studien von (Anti-)Hyperkernen wie etwa dem (Anti-)Hypertriton. Da solche Kerne in Schwerionenkollisionen nachweislich produziert werden, sollte auch das 1977 postulierte H-Dibaryon nachweisbar sein. Das H-Dibaryon ist ein hypothetischer gebundener Zustand von sechs Quarks (uuddss). Die Suche nach dem HDibaryon am LHC mit dem ALICE Apparat bildet den zentralen Teil dieser Arbeit. Das Teilchen wurde nicht gefunden und eine obere Grenze wurde gesetzt. Genauso wurde nach einem gebundenen Zustand des Lambda-n-Teilchens mit einem Neutron gesucht. Auch dieses Teilchen wurde nicht gefunden und eine obere Grenze für die Produktion bestimmt. Das thermische Modell beschreibt die Teilchenproduktion von allen gemessenen Teilchensorten an vorhergegangenen Experimenten, bei verschiedenen Energien, ziemlich gut. Dieses Modell und das Koaleszenz-Modell machen Vorhersagen für die Produktion am LHC. Der Vergleich zwischen dem Experiment und den Modellen führt zu einer Diskrepanz von einem Faktor von 10, den die obere Grenze niedriger liegt als die Modelle. Dieses Resultat stellt die Existenz dieser beiden Teilchen in Frage. Ein anderer Teil dieser Arbeit beschäftigt sich mit der Produktion von seltsamen Baryonen, insbesondere der Resonanz Lambda(1520) in pp Daten, die bei 7 TeV genommen wurden. Dabei wird die Masse, die Breite und die Häufigkeit p_t abhängig analysiert. Das so gewonnene Spektrum muss bezüglich der Akzeptanz und Effizienz des Detektors korrigiert werden, um die Produktionshäufigkeit dN/dy des Lambda(1520) Teilchens zu bestimmen. Diese wird mit der Produktionshäufigkeit des Lambda-Hyperons verglichen. Daraus folgt eine gute Übereinstimmung der Lambda(1520) Produktion relativ zur Produktion des Lambda-Hyperons in vorausgegangenen Experimenten NA49 und STAR.

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