High-precission measurement of light hypernuclear masses
Final Report Abstract
Ziel des Vorhabens war die präzisen und genaue Messung der Massen leichter Hyperkerne durch Messung der Pionen aus dem Zweikörperzerfall der Hyperkerne. Da die Genauigkeit der Pionimpulsmessung von der genauen Kenntnis der Strahlenergie des MAMI Beschleunigers abhängt, musste zunächst eine Methode entwickelt werden, die die jetzige Genauigkeit von ca. 160 keV um mindestens einen Faktor 5 verbessert. Dazu wurden zwei Methoden studiert. Zum einen wurde die Energie mithilfe eines detailliert vermessenen Dipolmagnets bestimmt, zum anderen wurde eine neue Methode, die die kohärente Strahlung zweier Undulatoren verwendet, optimiert. Durch die erste, klassische Methode konnte gezeigt werden, dass die Stabilität der MAMI Energie die Anforderungen erfüllt. Leider konnte bei der ersten Messung noch nicht die notwendige Genauigkeit erreicht werden. Allerdings konnte die prinzipielle Machbarkeit der Messung demonstriert werden. Eine für 2020 vorgesehene Messung mit einem verbesserten Aufbau konnte aufgrund der Coronaeinschränkungen allerdings nicht mehr realisiert werden. Die Energiemessung mithilfe kohärenter Undulatorstrahlung konnte allerdings erfolgreich durchgeführt werden. Hier erwies sich die von der DFG finanzierte CMOS Kamera als essentiell. Für eine Strahlenergie im Bereich von 180-195 MeV wurde eine systematische Unsicherheit im Bereich von 20-30 keV erreicht. Da eine Erneuerung des NMR Systems der Spektrometeranlage notwendig wurde, wurde die eigentliche Eichung der Spektrometer auf einen Zeitpunkt nach der eigentlichen Pionenmessung verschoben. Sie erfolge im März 2024. Zusammen mit unseren Kollegen aus Japan konnte ein Aufbau realisiert werden, der eine routinemäßig und schnelle Umschaltung zwischen den Undulatormessungen am X1-Messplatz und den Messungen in der Spektrometerhalle ermöglichte. Die Analyse dieser Daten hat begonnen. Aufgrund der langen Unterbrechungen des MAMI Betriebs durch die Coronapandemie in 2020/2021 und den Auswirkungen des Ukrainekriegs im Winter 2021/2022 konnte die eigentliche Messung erst im Sommer 2022 erfolgen. Erste vorläufige Spektren liegen vor. Es zeigte sich, dass inbesondere die Transfermatrix des Spektrometer C noch nicht optimal bestimmt ist. Mithilfe der im März 2024 durchgeführten Eichung der Spektrometer werden in den kommenden Monaten die Transfermatrizen für beide Spektrometer A und C optimiert und eine endgültige absolute Impulseichung erfolgen. Die weiteren Analysen erfolgen unabhängig voneinander in Tohoku und Mainz.
Publications
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Novel optical interferometry of synchrotron radiation for absolute electron beam energy measurements. Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section A: Accelerators, Spectrometers, Detectors and Associated Equipment, 910, 147-156.
Klag, P.; Achenbach, P.; Biroth, M.; Gogami, T.; Herrmann, P.; Kaneta, M.; Konishi, Y.; Lauth, W.; Nagao, S.; Nakamura, S.N.; Pochodzalla, J.; Roser, J. & Toyama, Y.
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Commissioning of the hypertriton binding energy measurement at MAMI. EPJ Web of Conferences, 271, 01006.
Eckert, Philipp; Achenbach, Patrick; Akiyama, Takeru; Chen, Jinhui; Distler, Michael O.; Esser, Anselm; Geratz, Julian; Helmel, Christian; Hoek, Michael; Itabashi, Kosuke; Kaneta, Masashi; Kino, Ryoko; Klag, Pascal; Ma, Yu-Gang; Merkel, Harald; Mizuno, Masaya; Müller, Ulrich; Nagao, Sho; Nakamura, Satoshi N. ... & Uehara, Keita
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Preparation of the hypertriton binding energy measurement at MAMI. Proceedings of Particles and Nuclei International Conference 2021 — PoS(PANIC2021), 201. Sissa Medialab.
Eckert, Philipp; Achenbach, Patrick; Aragonès, Fontboté Marc; Akiyama, T.; Distler, Michael Otto; Esser, Anselm; Geratz, Julian; Hoek, Matthias; Itabashi, K.; Kaneta, M.; Klag, Pascal; Merkel, Harald; Mizuno, M.; Müller, Julian; Müller, Ulrich; Nagao, Sho; Nakamura, Satoshi Nue; Nakamura, Y.R. ... & Okuyama, K.
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High accuracy synchrotron radiation interferometry with relativistic electrons. Journal of Physics: Conference Series, 2482(1), 012016.
Klag, P.; Achenbach, P.; Akiyama, T.; Böhm, R.; Distler, M. O.; Doria, L.; Eckert, P.; Esser, A.; Geratz, J.; Gogami, T.; Helmel, C.; Herrmann, P.; Hoek, M.; Kaneta, M.; Konishi, Y.; Kino, R.; Lauth, W.; Merkel, H.; Mizuno, M. ... & Toyama, Y.
