DIFFRACTION AND THE GLUON MASS

We recently proposed a QCD Pomeron described by the exchange of two nonperturbative gluons characterized by a dynamically generated gluon mass. It is shown here that data on elastic scattering, exclusive rho production in deep inelastic scattering, and the J/psi-nucleon total cross section can be successfully described in terms of a single gluon mass m(g) congruent-to 0.37 GeV. We observe that the total cross sections of hadrons with small radii, such as J/psi, have a marked dependence on the effective gluon mass.

Toward a global description of the nucleus-nucleus interaction

Extensive systematizations of theoretical and experimental nuclear densities and of optical potential strengths extracted from heavy-ion elastic scattering data analyses at low and intermediate energies are presented. The energy dependence of the nuclear potential is accounted for within a model based on the nonlocal nature of the interaction. The systematics indicates that the heavy-ion nuclear potential can be described in a simple global way through a double-folding shape, which basically depends only on the density of nucleons of the partners in the collision. The possibility of extracting information about the nucleon-nucleon interaction from the heavy-ion potential is investigated.

Renormalization of the one-pion-exchange interaction

A renormalization scheme for the nucleon-nucleon (NN) interaction based on a subtracted T-matrix equation is proposed and applied to the one-pion-exchange potential supplemented by contact interactions. The singlet and triplet scattering lengths are given to fix the renormalized strengths of the contact interactions. With only one scaling parameter (μ), the results show an overall very good agreement with neutron-proton data, particularly for the observables related to the triplet channel. The agreement is qualitative in the 1 S0 channel. Between the low-energy NN observables we have examined, the mixing parameter of the 3S1-3D1 states is the most sensitive to the scale. The scheme is renormalization group invariant for μ → ∞. © 1999 Elsevier Science B.V. All rights reserved.

Long-range and short-range dihadron angular correlations in central PbPb collisions at psNN = 2:76 TeV

First measurements of dihadron correlations for charged particles are presented for central PbPb collisions at a nucleon-nucleon center-of-mass energy of 2.76TeV over a broad range in relative pseudorapidity (Δν) and the full range of relative azimuthal angle (Δø). The data were collected with the CMS detector, at the LHC. A broadening of the away-side (Δø y≈ π) azimuthal correlation is observed at all Δν, as compared to the measurements in pp collisions. Furthermore, long-range dihadron correlations in Δν are observed for particles with similar ø values. This phenomenon, also known as the \ridge, persists up to at least jΔνj = 4. For particles with transverse momenta (pT) of 2-4 GeV/c, the ridge is found to be most prominent when these particles are correlated with particles of pT = 2-6 GeV/c, and to be much reduced when paired with particles of pT = 10-12 GeV/c. Copyright CERN.

Study of Z production in PbPb and pp collisions at root s(NN)=2.76 TeV in the dimuon and dielectron decay channels

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Theoretical prevision for the low-energy 3S1-3D1 mixing parameters

Using a recent shape-independent approximation for the 3S1-3D1 mixing parameter, theoretical prevision for the low-energy mixing parameters is made. The present prevision is consistent with the deuteron binding energy, its asymptotic D-state to S-state ratio, ηd, the triplet-scattering length, and the meson exchange tail of the tensor nucleon-nucleon potential. The theoretical prevision up to an incident laboratory energy of 25 MeV is consistent with the recent multi-energy determination of mixing parameters, but is much higher than many single-energy determinations of the same. The low single-energy values of the mixing parameter could be reproduced by meson-theoretical potentials only with a substantially reduced ηd. © 1994 The American Physical Society.

Shape-independent expansion for the 3S1 - 3D1 mixing parameter

A low-energy shape-independent expansion is suggested for the function tan(2εBB)/(2k2), where εBB is the Blatt-Biedenharn mixing parameter for the 3S1 - 3D1 channel. This expansion allows an evaluation of the mixing parameter εBB from a knowledge of the deuteron asymptotic D to S ratio, pion mass and other low-energy observables, such as the scattering lengths, deuteron binding etc., of the nucleon-nucleon system. We demonstrate that the correct long range behavior of the tensor potential is essential for a realistic reproduction of εBB.

Longitudinal and transverse spin asymmetries for inclusive jet production at mid-rapidity in polarized p+p collisions at root s=200 GeV

We report STAR measurements of the longitudinal double-spin asymmetry A(LL), the transverse singlespin asymmetry A(N), and the transverse double-spin asymmetries A(Sigma) and A(TT) for inclusive jet production at mid-rapidity in polarized p + p collisions at a center-of-mass energy of root s = 200 GeV. The data represent integrated luminosities of 7.6 pb(-1) with longitudinal polarization and 1.8 pb(-1) with transverse polarization, with 50%-55% beam polarization, and were recorded in 2005 and 2006. No evidence is found for the existence of statistically significant jet A(N), A(Sigma), or A(TT) at mid-rapidity. Recent model calculations indicate the A(N) results may provide new limits on the gluon Sivers distribution in the proton. The asymmetry A(LL) significantly improves the knowledge of gluon polarization in the nucleon.

Complete fusion enhancement and suppression of weakly bound nuclei at near barrier energies

We consider the influence of breakup channels on the complete fusion of weakly bound systems in terms of dynamic polarization potentials. It is argued that the enhancement of the cross section at sub-barrier energies may be consistent with recent experimental observations that nucleon transfer, often leading to breakup, is dominant compared to direct breakup. The main trends of the experimental complete fusion cross sections are analyzed in the framework of the DPP approach. The qualitative conclusions are supported by CDCC calculations including a sequential breakup channel, the one neutron stripping of Li-7 followed by the breakup of Li-6.

Measurement of the proton-air cross section at root s=57 TeV with the Pierre Auger Observatory

We report a measurement of the proton-air cross section for particle production at the center-of-mass energy per nucleon of 57 TeV. This is derived from the distribution of the depths of shower maxima observed with the Pierre Auger Observatory: systematic uncertainties are studied in detail. Analyzing the tail of the distribution of the shower maxima, a proton-air cross section of [505 +/- 22(stat)(-36)(+28)(syst)] mb is found.

Aufbau eines Moeller-Polarimeters für die Drei-Spektrometer-Anlage und Messung der Helizitätsasymmetrie in der Reaktion p(vec{e},e' p)pi 0 im Bereich der Delta-Resonanz

An der Drei-Spektrometer-Anlage am Beschleuniger MAMI wurde ein Elektronpolarimeter aufgebaut, das die longitudinale Spinpolarisation für Strahlenergien von 500-880 MeV bestimmt. Messprinzip ist die Møller-Streuung. Weiterhin wird ein Experiment zur Bestimmung der Strahlhelizitäts-Asymmetrie in resonanter Elektroproduktion neutraler Pionen am Proton vorgestellt. Diese Observable bietet Zugang zu nichtresonanten Untergrundamplituden in der Nukleon-Delta-Anregung, die im Hinblick auf die Extraktion der Quadrupolamplituden in diesem Übergang wichtig sind.

Strahlungsbegleitete Pion-Photoproduktion am Proton

Im Jahre 1997 wurden von Tatischeff et al. bei der Reaktion p p -> X p pi+ resonanzartige Zustände im Spektrum der invarianten Masse des fehlenden Nukleons X bei M = 1004, 1044 und 1094 MeV gefunden. In einem zweiten Experiment von Filkov et al. beobachtete man bei der Reaktion p d -> p p X Resonanzstrukturen bei M = 966, 986 und 1003 MeV. Solche exotischen Resonanzen widersprechen etablierten Nukleonenmodellen, die die Delta(1232)-Resonanz als ersten Anregungszustand beschreiben. Zur Deutung der beobachteten Strukturen wurden Quarkcluster-Modelle mit und ohne Farb-Magnet-Wechselwirkungen entwickelt. Lvov et al. zweifelten die experimentellen Ergebnisse an, da keine Strukturen in den Daten zur reellen Comptonstreuung gefunden wurden. Als Gegenargument wurde von Kobushkin vorgeschlagen, dass diese Resonanzen eine total-antisymmetrische Spin-Flavour-Wellenfunktion haben und nur der N-2Gamma-Zerfall erlaubt wäre. In dieser Arbeit wurde die Reaktion g p -> X pi+ -> n g g pi+ zur Suche nach diesen exotischen Resonanzen verwendet. Die Daten wurden parallel zur Messung der Pion-Polarisierbarkeiten am Mainzer Beschleuniger MAMI genommen. Durch Bremsstrahlung der Elektronen an einer Radiatorfolie wurden reelle Photonen erzeugt, deren Energie von der A2-Photonenmarkierungsanlage (Glasgow-Tagger) bestimmt wurde. Als Protontarget wurde ein 10 cm langes Flüssigwasserstoff-Target verwendet. Geladene Reaktionsprodukte wurden unter Vorwärtswinkeln Theta < 20 Grad bezüglich der Strahlachse in einer Vieldraht-Proportionalkammer nachgewiesen, während Photonen im Spektrometer TAPS mit 526 BaF2-Kristallen unter Polarwinkeln Theta > 60 Grad detektiert wurden. Zum Nachweis von Neutronen stand ein Flugzeitdetektor mit insgesamt 111 Einzelmodulen zur Verfügung. Zum Test der Analysesoftware und des experimentellen Aufbaus wurden zusätzlich die Reaktionskanäle g p -> p pi0 und g p -> n pi0 pi+ ausgewertet. Für die Ein-Pion-Produktion wurden differentielle Wirkungsquerschnitte unter Rückwärtswinkeln bestimmt und mit theoretischen Modellen und experimentellen Werten verglichen. Für den Kanal g p -> n pi0 pi+ wurden Spektren invarianter Massen für verschiedene Teilchenkombinationen ermittelt und mit einer Simulation verglichen. Die Daten legen nahe, dass die Reaktion hauptsächlich über eine Anregung der Delta0(1232)-Resonanz verläuft. Bei der Suche nach exotischen Resonanzen wurden keine statistisch signifikanten Strukturen gefunden. Es wurden Obergrenzen für den differentiellen Wirkungsquerschnitt ermittelt.

108 Sn studied with intermediate-energy Coulomb excitation

In dieser Arbeit wurde der instabile, Neutronenarme Kern 108Sn mit Hilfe der Coulomb-Anregung bei intermediaeren Energien in inverser Kinematik studiert. Diese Methode wurde bisher zur Untersuchung der ersten angeregten 2+ Zustaende und deren E2 Zerfallsraten in Kernen mit Kernladungszahl Z< 30 angewendet. 108Sn ist somit der Kern mit der groeßten Kernladungszahl, bei dem diese Studien bisher stattfanden. Das Ziel dieses Experiments war die Messung der unbekannten reduzierten Uebergangswahrscheinlichkeit B(E2,0+ -> 2+). Der B(E2)-Wert von 0.230(57) e2b2 wurde relativ zu dem bekannten Wert des Isotops 112Sn bestimmt. Das Experiment wurde an der GSI Darmstadt mit Hilfe des RISING Detektors und des Fragmentseperators (FRS) durchgefuehrt. Sekundaere Strahlen (108Sn, 112Sn) mit einer Energie von ca. 150 MeV pro Nukleon wurden auf ein 386 mg/cm2 dickes 197Au Target geschossen. Die Projektilfragmente wurden mit Hilfe des Fragmentseparators selektiert und identifiziert. Zur Selektion des Reaktionskanals und zur Bestimmung des Winkels der gestreuten Fragmente wurde das Teilchenteleskop CATE, das sich hinter dem Target befand, verwendet. Gammastrahlung, die in Koinzidenz mit den Projektilrestkernen emittiert wurde, wurde in den Germanium-Cluster Detektoren des RISING Detektors nachgewiesen. Der gemessene B(E2,0+ -> 2+)-Wert von 108Sn ist in Uebereinstimmung mit neueren Schalenmodellrechnungen, die auf realistischen effektiven Wechselwirkungen basieren und im Rahmen eines verallgemeinerten Seniorit¨ats-Schemas erklaert werden.

Pi +-Elektroproduktion an der Schwelle

Die Messung der Elektroproduktion geladener Pionen in der Nähe der Produktionsschwelle ermöglicht die Bestimmung des axialen Formfaktors des Nukleons G_A(Q²) und aus seinem Verlauf die Extraktion der axialen Masse M_A. Diese Größe kann im Rahmen der chiralen Störungstheorie vorhergesagt werden, so daß ihre experimentelle Bestimmung eine Überprüfung der theoretischen Beschreibung des Nukleons erlaubt. Im Rahmen dieser Arbeit wurden die bereits am Institut für Kernphysik der Universität Mainz in der A1-Kollaboration durchgeführten Messungen der Reaktion H(e,e'Pi+)n bei einer Schwerpunktsenergie von W = 1125 MeV und einem Vierer- impulsübertrag Q² von 0.117, 0.195 und 0.273 (GeV/c)² durch eine weitere Messung bei Q² = 0.058 (GeV/c)² ergänzt. In einer zweiten Meßperiode wurden zusätzlich die Messungen für die Q²-Werte von 0.117 und 0.195 (GeV/c)² wiederholt. Für alle Q²-Werte wurden Daten bei mindestens drei verschiedenen Werten der Polarisation des virtuellen Photons genommen, so daß für alle Messungen eine Rosenbluthseparation durchgeführt werden konnte, um den transversalen und den longitudinalen Anteil des Wirkungsquerschnitts zu bestimmen. Das Ergebnis für Q² = 0.195 (GeV/c)² stimmt im Rahmen der Fehler mit dem alten Ergebnis überein, für Q² = 0.117 (GeV/c)² ergibt sich eine deutliche Abweichung des longitudinalen Anteils. Das Ergebnis für Q² = 0.058 (GeV/c)² liegt unter der aus den alten Messungen gewonnenen Vorhersage. Der induzierte pseudoskalare Formfaktor des Nukleons G_P(Q²) kann ebenfalls in der Pionelektroproduktion bestimmt werden, wenn die Messung bei einer Schwerpunktsenergie nur wenige MeV über der Produktionsschwelle stattfindet. Eine solche Messung erfordert den Nachweis von Pionen mit kinetischen Energien unter 35 MeV, für den die in der A1-Kollaboration vorhandenen Spektrometer nicht geeignet sind. Im apparativen Teil der Arbeit wurde daher ein Szintillatorhodoskop für ein dediziertes Pionspektrometer mit kurzer Weglänge gebaut und getestet. Außerdem wurden für dieses sogenannte Short-Orbit-Spektrometer drei Kollimatoren entworfen und eingebaut.

Determination of the gluon polarisation from open charm production at COMPASS

One of the main goals of the COMPASS experiment at CERN is the determination of the gluon polarisation in the nucleon. It is determined from spin asymmetries in the scattering of 160 GeV/c polarised muons on a polarised LiD target. The gluon polarisation is accessed by the selection of photon-gluon fusion (PGF) events. The PGF-process can be tagged through hadrons with high transverse momenta or through charmed hadrons in the final state. The advantage of the open charm channel is that, in leading order, the PGF-process is the only process for charm production, thus no physical background contributes to the selected data sample. This thesis presents a measurement of the gluon polarisation from the COMPASS data taken in the years 2002-2004. In the analysis, charm production is tagged through a reconstructed D0-meson decaying in $D^{0}-> K^{-}pi^{+}$ (and charge conjugates). The reconstruction is done on a combinatorial basis. The background of wrong track pairs is reduced using kinematic cuts to the reconstructed D0-candidate and the information on particle identification from the Ring Imaging Cerenkov counter. In addition, the event sample is separated into D0-candidates, where a soft pion from the decay of the D*-meson to a D0-meson, is found, and the D0-candidates without this tag. Due to the small mass difference between D*-meson and D0-meson the signal purity of the D*-tagged sample is about 7 times higher than in the untagged sample. The gluon polarisation is measured from the event asymmetries for the for the different spin configurations of the COMPASS target. To improve the statistical precision of the final results, the events in the final sample are weighted. This method results in an average value of the gluon polarisation in the x-range covered by the data. For the COMPASS data from 2002-2004, the resulting value of the gluon polarisation is $=-0.47+-0.44 (stat)+-0.15(syst.)$. The result is statistically compatible with the existing measurements of $$ in the high-pT channel. Compared to these, the open charm measurement has the advantage of a considerably smaller model dependence.