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.

Quenching of para-H-2 with an ultracold antihydrogen atom (H)over-bar(1s)

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Nonlocal description of the nucleus-nucleus interaction

A parameter-free nonlocal double-folding-inspired interaction is proposed for the nucleus-nucleus systems. Excellent reproductions of elastic scattering differential cross section data were obtained for several systems over a wide range of bombarding energies. Our results should be of value in the description of the scattering of other many-body systems.

Differential dispersion relations with an arbitrary number of subtractions: A recursive approach

Making use of a recursive approach, derivative dispersion relations are generalized for an arbitrary number of subtractions. The results for both cross even and odd amplitudes are theoretically consistent at sufficiently high energies and in the region of small momentum transfer. © 1999 Published by Elsevier Science B.V. All rights reserved.

Mapping Wigner distribution functions into semiclassical distribution functions

A mapping that relates the Wigner phase-space distribution function of a given stationary quantum mechani-cal wave function, a solution of the Schrödinger equation, to a specific solution of the Liouville equation, both subject to the same potential, is studied. By making this mapping, bound states are described by semiclassical distribution functions still depending on Planck's constant, whereas for elastic scattering of a particle by a potential they do not depend on it, the classical limit being reached in this case. Following this method, the mapped distributions of a particle bound in the Pöschl-Teller potential and also in a modified oscillator potential are obtained.

Halo nuclei in a three-body model and universal characteristics of low-energy few-body systems

Within general characteristics of low-energy few-body systems, we revise some well-known correlations found in nuclear physics, and the properties of low-mass halo nuclei in a three-body neutron-neutron-core model. In this context, near the critical conditions for the occurrence of an Efimov state, we report some results obtained for the neutron- 19C elastic scattering. © 2010 American Institute of Physics.

Role of Coulomb and nuclear breakups in the interaction of B-8 with C-12

We investigate the breakup of the proton halo B-8 projectile in the presence of the light target C-12 at near barrier energies. Our calculations show that the effect of the breakup on the elastic scattering angular distributions is negligible. We also investigate the relative importance of Coulomb and nuclear breakups for this system. We compare the results of our calculations with those for the He-6 + C-12 and B-8 Ni-58 systems. (C) 2012 Elsevier B.V. All rights reserved.

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.

Shape resonance spectra of uracil, 5-fluorouracil, and 5-chlorouracil.

We report on the shape resonance spectra of uracil, 5-fluorouracil, and 5-chlorouracil, as obtained from fixed-nuclei elastic scattering calculations performed with the Schwinger multichannel method with pseudopotentials. Our results are in good agreement with the available electron transmission spectroscopy data, and support the existence of three π* resonances in uracil and 5-fluorouracil. As expected, the anion states are more stable in the substituted molecules than in uracil. Since the stabilization is stronger in 5-chlorouracil, the lowest π* resonance in this system becomes a bound anion state. The present results also support the existence of a low-lying σ ∗ CCl shape resonance in 5- chlorouracil. Exploratory calculations performed at selected C–Cl bond lengths suggest that the σ ∗ CCl resonance could couple to the two lowest π* states, giving rise to a very rich dissociation dynamics. These facts would be compatible with the complex branching of the dissociative electron attachment cross sections, even though we cannot discuss any details of the vibration dynamics based only on the present fixed-nuclei results.

Stopping power and depth dose profile of H+ and He+ ion beams in hydroxyapatite thin films.

Hadron therapy is a promising technique to treat deep-seated tumors. For an accurate treatment planning, the energy deposition in the soft and hard human tissue must be well known. Water has been usually employed as a phantom of soft tissues, but other biomaterials, such as hydroxyapatite (HAp), used as bone substitute, are also relevant as a phantom for hard tissues. The stopping power of HAp for H+ and He+ beams has been studied experimentally and theoretically. The measurements have been done using the Rutherford backscattering technique in an energy range of 450-2000 keV for H+ and of 400-5000 keV for He+ projectiles. The theoretical calculations are based in the dielectric formulation together with the MELF-GOS (Mermin Energy-Loss Function – Generalized Oscillator Strengths) method [1] to describe the target excitation spectrum. A quite good agreement between the experimental data and the theoretical results has been found. The depth dose profile of H+ and He+ ion beams in HAp has been simulated by the SEICS (Simulation of Energetic Ions and Clusters through Solids) code [2], which incorporates the electronic stopping force due to the energy loss by collisions with the target electrons, including fluctuations due to the energy-loss straggling, the multiple elastic scattering with the target nuclei, with their corresponding nuclear energy loss, and the dynamical charge-exchange processes in the projectile charge state. The energy deposition by H+ and He+ as a function of the depth are compared, at several projectile energies, for HAp and liquid water, showing important differences.

Study of reactions induced by 6He on 9Be

We present the results of experiments using a 6He beam on a 9Be target at energies 7 − 9 times the Coulomb barrier. Angular distributions of the elastic, inelastic scattering (target breakup) and the -particle production in the 6He+9Be collision have been analysed. Total reaction cross sections were obtained from the elastic scattering analyses and a considerable enhancement has been observed by comparing to stable systems.

Entwicklung einer Fokalebenen-Driftkammer für niederenergetische Pionen und experimentelle Bestimmung einer inversen Transfermatrix für das Short-Orbit-Spektrometer

Die Drei-Spektrometer-Anlage am Mainzer Institut für Kernphysik wurde um ein zusätzliches Spektrometer ergänzt, welches sich durch seine kurze Baulänge auszeichnet und deshalb Short-Orbit-Spektrometer (SOS) genannt wird. Beim nominellen Abstand des SOS vom Target (66 cm) legen die nachzuweisenden Teilchen zwischen Reaktionsort und Detektor eine mittlere Bahnlänge von 165 cm zurück. Für die schwellennahe Pionproduktion erhöht sich dadurch im Vergleich zu den großen Spektrometern die Überlebenswahrscheinlichkeit geladener Pionen mit Impuls 100 MeV/c von 15% auf 73%. Demzufolge verringert sich der systematische Fehler ("Myon-Kontamination"), etwa bei der geplanten Messung der schwachen Formfaktoren G_A(Q²) und G_P(Q²), signifikant. Den Schwerpunkt der vorliegenden Arbeit bildet die Driftkammer des SOS. Ihre niedrige Massenbelegung (0,03% X_0) zur Reduzierung der Kleinwinkelstreuung ist auf den Nachweis niederenergetischer Pionen hin optimiert. Aufgrund der neuartigen Geometrie des Detektors musste eine eigene Software zur Spurrekonstruktion, Effizienzbestimmung etc. entwickelt werden. Eine komfortable Möglichkeit zur Eichung der Driftweg-Driftzeit-Relation, die durch kubische Splines dargestellt wird, wurde implementiert. Das Auflösungsvermögen des Spurdetektors liegt in der dispersiven Ebene bei 76 µm für die Orts- und 0,23° für die Winkelkoordinate (wahrscheinlichster Fehler) sowie entsprechend in der nicht-dispersiven Ebene bei 110 µm bzw. 0,29°. Zur Rückrechnung der Detektorkoordinaten auf den Reaktionsort wurde die inverse Transfermatrix des Spektrometers bestimmt. Hierzu wurden an Protonen im ¹²C-Kern quasielastisch gestreute Elektronen verwendet, deren Startwinkel durch einen Lochkollimator definiert wurden. Daraus ergeben sich experimentelle Werte für die mittlere Winkelauflösung am Target von sigma_phi = 1,3 mrad bzw. sigma_theta = 10,6 mrad. Da die Impulseichung des SOS nur mittels quasielastischer Streuung (Zweiarmexperiment) durchgeführt werden kann, muss man den Beitrag des Protonarms zur Breite des Piks der fehlenden Masse in einer Monte-Carlo-Simulation abschätzen und herausfalten. Zunächst lässt sich nur abschätzen, dass die Impulsauflösung sicher besser als 1% ist.

Einzelspin-Asymmetrien in der elastischen Elektron-Proton-Streuung und die Beiträge der Strange-Quarks zu den Formfaktoren des Nukleons

Die A4-Kollaboration am Mainzer Mikrotron MAMI erforscht die Struktur des Protons mit Hilfe der elastischen Streuung polarisierter Elektronen an unpolarisiertem Wasserstoff. Bei longitudinaler Polarisation wird eine paritätsverletzende Asymmetrie im Wirkungsquerschnitt gemessen, die Aufschluß über den Beitrag der Strangeness zu den Vektor-Formfaktoren des Protons gibt. Bei transversaler Polarisation treten azimutale Asymmetrien auf, die auf Beiträge des Zwei-Photon-Austauschs zum Wirkungsquerschnitt zurückzuführen sind und den Zugriff auf den Imaginärteil der Zwei-Photon-Amplitude ermöglichen. Im Rahmen der vorliegenden Arbeit wurden Messungen bei zwei Impulsüberträgen und jeweils Longitudinal- und Transversalpolarisation durchgeführt und analysiert. Im Vordergrund standen die Extraktion der Rohasymmetrien aus den Daten, die Korrekturen der Rohasymmetrien auf apparative Asymmetrien, die Abschätzung des systematischen Fehlers und die Bestimmung der Strange-Formfaktoren aus den paritätsverletzenden Asymmetrien. Bei den Messungen mit Longitudinalpolarisation wurden die Asymmetrien zu A=(-5.59 +- 0.57stat +- 0.29syst)ppm bei Q^2=0.23 (GeV/c)^2 und A=(-1.39 +- 0.29stat +- 0.12syst)ppm bei Q^2=0.11(GeV/c)^2 bestimmt. Daraus lassen sich die Linearkombinationen der Strange-Formfaktoren zu GEs+0.225GMs= 0.029 +- 0.034 bzw. GEs+0.106GMs=0.070+-0.035 ermitteln. Die beiden Resultate stehen in Übereinstimmung mit anderen Experimenten und deuten darauf hin, daß es einen nichtverschwindenden Strangeness-Beitrag zu den Formfaktoren gibt. Bei den Messungen mit Transversalpolarisation wurden die azimutalen Asymmetrien zu A=(-8.51 +- 2.31stat +-0.89syst)ppm bei E=855 MeV und Q^2=0.23(GeV/c)^2 und zu A=(-8.59 +- 0.89stat +- 0.83syst)ppm bei E=569 MeV und Q^2=0.11(GeV/c)^2 bestimmt. Die Größe der gemessenen Asymmetrien belegt, daß beim Zwei-Photon-Austausch neben dem Grundzustand des Protons vor allem auch angeregte Zwischenzustände einen wesentlichen Beitrag liefern.

Aufbau und Betrieb einer schnellen Kalorimeterelektronik für ein Experiment zur Messung der Paritätsverletzung in der elastischen Elektronenstreuung

Die A4-Kollaboration am Mainzer Mikrotron MAMI erforscht die Struktur des Protons mit Hilfe der elastischen Streuung polarisierter Elektronen an unpolarisiertem Wasserstoff. Bei longitudinaler Polarisation wird die paritätsverletzende Asymmetrie im Wirkungsquerschnitt gemessen, die Aufschluss über den Strangeness-Beitrag zu den Vektor-Formfaktoren des Protons gibt. Insbesondere wurde eine Messung für Rückwärtsstreuwinkel bei einer Elektronenstrahlenergie von 319 MeV durchgeführt, die zusammen mit einem unter Vorwärtsstreuung bei gleichem Impulsübertrag bestimmten Wert die Separation der magnetischen und elektrischen Strangeness-Formfaktoren erlaubt. Im Rahmen der vorliegenden Arbeit wurde ein Elektroniksystem zur Energiemessung und Histogrammierung der auftretenden Einzelereignisse aufgebaut, das eine vernetzte Struktur aus 1022 Einzelkanälen besitzt und zur Verarbeitung einer Gesamtereignisrate von 100 MHz ausgelegt wurde. Für den experimentellen Betrieb wurden für alle Kanäle erforderliche Qualitäts-prüfungen und Eichmessungen vorgenommen. Die volle Funktionsfähigkeit des Systems zur Durchführung eines Zählratenexperiments für die paritätsverletzende Asymmetrie im Bereich von 10^{-6} wurde demonstriert. Um den bei rückwärtigen Streuwinkeln dominierenden inelastischen Untergrund an Photonen in den Spektren zu reduzieren, wurde das System außerdem um ein Taggersystem für Elektronen erweitert. Das Ergebnis einer vorläufigen Analyse für die paritätsverletzende Asymmetrie im Streuquerschnitt von longitudinal polarisierten Elektronen an unpolarisierten Protonen unter Rückwärtsstreuung bei einem Viererimpulsübertrag Q^2 = 0.23 GeV^2/c^2 beträgt A{PV}=(-16.37 +- 0.93 {stat} +- 0.69 {syst}) ppm. Für die Differenz der gemessenen Asymmetrie A{PV} und der theoretischen Vorhersage ohne Strangeness A{0}=(-16.27 +- 1.22) ppm ergibt sich A{S}= A{PV} - A{0} = (-0.10+-1.68) ppm. Mit dem bereits vorliegenden Wert der Vorwärtsstreuung von A{PV} = (-5.59+- 0.57 {stat} +- 0.29 {syst}) ppm kann ein Wert für den magnetischen bzw. elektrischen Formfaktor von G{M}^s = -0.01+- 0.15 bzw. G{E}^s = 0.034 +- 0.050 ermittelt werden.