Spektroskopie von angeregten Baryonen und Hyperonen an BESIII

• Antragstellerin: Professorin Dr. Miriam Fritsch
• Fachliche Zuordnung: Kern- und Elementarteilchenphysik, Quantenmechanik, Relativitätstheorie, Felder
• Förderung: Förderung seit 2025
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 558242378

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 die meisten Erkenntnisse zu Nukleon- und Hyperon-Resonanzen (N* und Y*) in der Photo- und Elektro-Produktionsexperimenten bei Energien bis zu 2 GeV gewonnen. Aus diesem Grund gibt es nur wenige Daten mit Hyperonen im Endzustand. Die Verwendung von J/ψ-Zerfällen zur Untersuchung von N*-Resonanzen bietet einen komplementären Zugang angeregte Nukleon-Resonanzen zu untersuchen und ihre Eigenschaften zu bestimmen. Die Ergebnisse werden für theoretische Berechnungen benötigt. Darüber hinaus wird der Massenbereich für die Erzeugung von N*-Resonanzen erweitert und die Untersuchung von Endzuständen mit Hyperonen und Y*-Resonanzen ermöglicht. Mit dem riesigen BESIII-Datensatz von 10 Milliarden J/ψ-Zerfällen wird eine große Ereigniszahl für die interessanten Zerfälle erwartet. Dadurch können Effekte aufgrund gekoppelter Kanäle ermittelt und für die Interpretation der Daten genutzt werden. Ziel dieses Projekts ist es, gekoppelte Analysen verschiedener J/ψ-Zerfälle zu Baryon-Antibaryon-Meson-Endzuständen durchzuführen und die Polparameter der beteiligten Resonanzen zu bestimmen. Zu Beginn werden die beiden bereits existierenden Datensätze von J/ψ → p pbar η und pbar Σ+ KS (mit 2,5 M und 120 k Ereignissen) für die gemeinsame Interpretation verwendet. Die zur Beschreibung benötigten Resonanzen beider Zerfallskanäle werden ermittelt, indem die Kanäle mithilfe des K-Matrix-Formalismus miteinander verknüpft werden. Darüber hinaus werden die Zerfälle J/ψ → p pbar η' und pbar Λ K untersucht. Der Einfluss der p pbar η'-Schwelle wurde bereits in den J/ψ → p pbar η- und pbar Σ+ KS-Daten und auch in den Photo/Elektroproduktionsdaten deutlich gesehen. N*-Zerfälle zu KΛ wurden ebenfalls bereits beobachtet. Schließlich werden alle vier Zerfälle für die Amplitudenanalyse kombiniert, um die Parameter der Pole der N*-Resonanzen weiter einzuschränken.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen