First doubly polarised photoproduction on 3 He at the photon beam of MAMI

Im Juli 2009 wurde am Mainzer Mikrotron (MAMI) erstmal ein Experiment durchgeführt, bei dem ein polarisiertes 3He Target mit Photonen im Energiebereich von 200 bis 800 MeV untersucht wurde. Das Ziel dieses Experiments war die Überprüfung der Gerasimov-Drell-Hearn Summenregel am Neutron. Die Verwendung der Messdaten welche mit dem polarisierten 3He Target gewonnen wurden, geben - im Vergleich mit den bereits existieren Daten vom Deuteron - aufgrund der Spin-Struktur des 3He einen komplementären und direkteren Zugang zum Neutron. Die Messung des totalen helizitätsabhängigen Photoabsorptions-Wirkungsquerschnitts wurde mittels eines energiemarkierten Strahls von zirkular polarisierten Photonen, welcher auf das longitudinal polarisierte 3He Target trifft, durchgeführt. Als Produktdetektoren kamen der Crystal Ball (4π Raumabdeckung), TAPS (als ”Vorwärtswand”) sowie ein Schwellen-Cherenkov-Detektor (online Veto zur Reduktion von elektromagnetischen Ereignissen) zum Einsatz. Planung und Aufbau der verschiedenen komponenten Teile des 3He Experimentaufbaus war ein entscheidender Teil dieser Dissertation und wird detailliert in der vorliegenden Arbeit beschrieben. Das Detektorsystem als auch die Analyse-Methoden wurden durch die Messung des unpolarisierten, totalen und inklusiven Photoabsoprtions-Wirkungsquerschnitts an flüssigem Wasserstoff getestet. Hierbei zeigten die Ergebnisse eine gute Übereinstimmung mit bereits zuvor publizierten Daten. Vorläufige Ergebnisse des unpolarisierten totalen Photoabsorptions-Wirkungsquerschnitts sowie der helizitätsabhängige Unterschied zwischen Photoabsorptions-Wirkungsquerschnitten an 3He im Vergleich zu verschiedenen theoretischen Modellen werden vorgestellt.

A first experiment with a polarised 3He target was carried out in July 2009 at the MAMI accelerator in Mainz in a photon energy range between 200 MeV and 800 MeV. The aim of this measurement was to investigate the Gerasimov-Drell-Hearn sum rule on the neutron. The use of the data obtained with the polarised 3He target, compared to existing data on the deuteron, gives a complementary and more direct access to the neutron, due to the spin structure of the 3He. The measurement of the helicity dependence of the inclusive total photoabsorption cross section required a beam of tagged circularly polarised photons incident on the longitudinally polarised 3He target. The data were taken using the 4π Crystal Ball photon spectrometer in combination with TAPS as a forward wall and complemented by a threshold Cherenkov detector used to on-line suppress the background from electromagnetic events. The development and preparation of the different components of the 3He experimental setup was an important part of this work and are described in detail in this thesis. The detector system and the analysis method were tested by the measurement of the unpolarised total inclusive photoabsorption cross section on liquid hydrogen. The results obtained are in good agreement with previous published data. Preliminary results of the unpolarised total photoabsorption cross section, as well as the helicity dependent photoabsorption cross section difference on 3He compared with several theoretical models will also be presented.