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Exotische Materie

Exotische Materie. Vortrag von Bernhard Roth. Ruhr-Universität Bochum 5.12.2006. Exotische Materie. q. q. q. q. q. QCD. Wirkung auf Quarks Trägerteilchen: Gluonen Farbladung Farbneutralität Besonderheit: Gluonen tragen selbst Ladung. q. q. q. q. rot gelb. gelb rot.

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Presentation Transcript

  1. Exotische Materie Vortrag von Bernhard Roth Ruhr-Universität Bochum 5.12.2006

  2. Exotische Materie

  3. q q q q q QCD • Wirkung auf Quarks • Trägerteilchen: Gluonen • Farbladung • Farbneutralität • Besonderheit: Gluonen tragen selbst Ladung q q q q rot gelb gelb rot

  4. QED vs. QCD Photonen: Keine elektromagnetische Ladung Gluonen: tragen Farbladung Starke WW keine WW

  5. V 1/r V r ~ ~ QED vs. QCD q q - + q q - + Selbst-WW -> Flux-Tube (Schlauch) für r → ∞

  6. QCD q q q q

  7. Exotische Materie Mit QCD verträgliche Konfigurationen

  8. Multiquarkzustände • Hadronen aus mehr als 3 Quarks • z.B. Pentaquarks q q q q • Quarkmolekül (z. B. f0(980) – KK ?) q Mesonium q

  9. Baryon (qqq) Hybrid (qqg) Hybridmesonen • Mesonen • Zusätzlicher angeregter gluonischer Freiheitsgrad • höhere Masse • veränderte Quantenzahl q q

  10. Meson (qq) Glueball (gg) Gluonenbälle • Gebilde aus „reiner Kernkraft“ ohne Quarks • Zerfall ist „flavour-blind“ • Zerfall nur über starke WW • exotische Quantenzahlen möglich:

  11. Gluonenbälle

  12. Drehimpuls Parität C-Parität Spektrum

  13. Skalares Mesonnonetts S • Nonett noch nicht vollständig • Suche nach fehlenden Teilchen • Überbesetzung des skalarenMesonnonetts • Mischzustände mit skalaren Mesonen mit 1 IZ -1 1 -1 Isovektor Isoskalar

  14. pp-Reaktionen n = 700000 3 f0(1500) 2 1 0 3 0 1 2 • Reaktion: pp → π0 π0 π0 • pp → f0(1500) π0 (Crystal Barrel/LEAR) • f0(1500) → 2 π, 4 π, ηη, ηη‘, KK • f0(1500) → γγ • M = (1507 ± 5) MeV/c2 • Γ = (109 ± 7) MeV/c2 • JPC = 0++ m2(π1π3) m2(π1π2)

  15. f0(1500) exotisch? • Überzählig im Skalaren Mesonnonett • Relativ schmal → lange Lebensdauer • Passt nicht in Nonett: • Zerfallskanäle mit u, d und s-Quarks • Masse und Quantenzahlen vorhergesagt für Grundzustand des Glueballs

  16. Exotisch? • pp → f0(1500)… • „Gluonenreicher“ Prozess • beliebige Quantenzahlen • e-e+- Prozess JP=1- • keine Gluonen beteiligt • Kopplung an Ladung keine Kopplung an Gluonen g g γ γ

  17. Anti-Glueball Filter e-e+-Prozess kein f0(1500)

  18. Suche nach Glueballs FAIR/HESR • Systematische Suche bisher am CERN (LEAR) bis 2000 • Geplante Fortsetzung: PANDA/FAIR in Darmstadt ab ca. 2013

  19. FAIRFacility for Antiproton and Ion Research SIS300 SIS100 HESR PANDA vorhandene GSI Institute Plasmaphysik Isotopen Strahlen Atomphysik

  20. HESR 1m • Hohe Strahlintensität • Hohe Ereignisrate dank festem Target • Brillante Strahlqualität • FAIR: Parallelbetrieb

  21. Quellen Prof. U. Wiedner: „How to study QCD? Or Physics with PANDA“, Vorlesung vom 7.1.2005 Prof. H. Koch: „Exotische Hadronen“, Kolloquium UNI Tübingen, 10.12.2003 F. E. Close: „Gluonenbälle – Gebilde aus reiner Kernkraft“, Spektrum der Wissenschaft, 1.1999 F. E. Close: „Glueballs and hybrids: new states of matter“, Contemporary Physics, 1997, volume 38,1 W.-M.Yao et al. (Particle Data Group), J. Phys. G 33, 1 (2006) http://www.gsi.de,Gesellschaft für Schwerionenforschung mbH, Darmstadt

  22. GSI

  23. Warum nicht früher? 1000 Ereignisse 100 Ereignisse 10 000 Ereignisse 100 000 Ereignisse

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