Baryon-Spektroskopie an BESIII

• Antragstellerin: Professorin Dr. Miriam Fritsch
• Fachliche Zuordnung: Kern- und Elementarteilchenphysik, Quantenmechanik, Relativitätstheorie, Felder
• Förderung: Förderung seit 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 456136384

Eine der faszinierendsten Fragestellungen der Physik ist die nach der Struktur der Materie. Betrachtet man das Proton oder das Neutron, welche beide gebundene Zustände aus drei Quarks sind, findet man, dass die Beschreibung der Masse dieser Teilchen bisher unvollständig ist. Die Theorie der starken Wechselwirkung, die Quantenchromodynamik (QCD), beschreibt die meisten experimentellen Ergebnisse sehr gut. Allerdings sind weder die QCD, noch effektive theoretische Modelle oder Rechnungen im Rahmen der Gitter-QCD im Stande, das beobachtete Spektrum der Hadronen vollständig zu beschreiben. Anregungsspektren hadronischer Zustände bieten einen komplementären Zugang zu den Eigenschaften der starken Wechselwirkung im Vergleich zu Polarisierbarkeiten, elastische Formfaktoren oder Parton-Verteilungen. Bisher wurden üblicherweise die meisten Erkenntnisse zu N* und Hyperon-Resonanzen in der Photo- und Elektro-Produktion dieser Zustände gewonnen. Durch die Untersuchung dieser Zustände in J/ψ-Zerfällen erhält man zusätzliche Informationen, wodurch deren theoretische Beschreibungen verbessert werden.Ziel dieses Projektes ist die Untersuchung von verschiedenen Meson-Nukleon-Endzuständen in Charmonium-Zerfällen mit Daten des BESIII-Experimentes. Seit diesem Jahr steht bei BESIII ein J/ψ-Datensatz von 10 Milliarden J/ψ-Ereignissen zur Verfügung. Dieser bietet die einzigartige Möglichkeit angeregte Nukleon-Resonanzen in einem anderen Umfeld und mit großer Statistik zu untersuchen und mit den Ergebnissen der Photoproduktionsexperimente zu vergleichen. Im Rahmen des Projektes S3 des SFB 1044 wurde die Analyse der Zerfallskanäle J/ψ → p anti-p η and J/ψ → anti-p Σ^+ K_S gestartet. Es wurden die Verzeigungsverhältnisse bestimmt und für die Veröffentlichung dieser der Review-Prozess innerhalb der Kollaboration gestartet. Nun soll die Partial-Wellen-Analyse der beiden Zerfallskanäle durchgeführt werden. Mit dieser Methode werden anhand der experimentellen Daten mit minimaler Modellabhängigkeit die Eigenschaften der Baryon-Resonanzen bestimmt. Zudem soll der Zerfallskanal J/ψ → p anti-p η’ untersucht werden. Als weiterer Schritt ist die Analyse der Zerfallskanäle ψ’ → p anti-p η, ψ’ → anti-p Σ^+ K_S and ψ’ → p anti-p η’ geplant, um mehr über die Gemeinsamkeiten und Unterschiede des Zustände ψ’ und J/ψ zu lernen. Parallel zu den hier beschriebenen Analysen wird das PWA-Programm-Paket TensorWaves weiterentwickelt, das auf der Machine Learning Software TensorFlow basiert.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen