Photoproduktion neutraler Pionen am Deuteron

Abstract

Die Photoproduktion neutraler Pionen am Deuteron wurde im Energiebereich von 140 - 306 MeV mit dem TAPS Spektrometer in Mainz gemessen. Mit dem 'Glasgow Tagging' Spektrometer konnte eine Energieauflösung der primären Photonen von ungefähr 0.8 MeV erreicht werden. Die 'missing energy' der Pi0s war für eine verlässliche Trennung des kohärenten und inkohärenten Kanals ausreichend. Im gesamten Energiebereich wurden differentielle und integrale Wirkungsquerschnitte der kohärenten, inkohärenten und totalen Pi0-Photoproduktion bestimmt. Der beobachtete differentielle Wirkungsquerschnitt des kohärenten Prozesses ist in guter Übereinstimmung mit den theoretischen Vorhersagen von Laget und Kamalov. Die Daten des Aufbruchkanals (inkohärenter Prozess) zeigen sehr starke Effekte der Endzustandswechselwirkung. Wohingegen die Winkelverteilung des totalen Wirkungsquerschnittes quantitativ mit der Vorhersage des quasifreien Prozesses übereinstimmt Auf der anderen Seite ist der totale integrale Wirkungsquerschnitt für Egamma > 250 MeV deutlich kleiner als die Vorhersage des quasifreien Prozesses. Verknüpft man diesen Fehler mit dem Wirkungsquerschnitt der Pi0-Photoproduktion am Neutron, so würde dies bedeuten, dass der Wirkungsquerschnitt bis zu 30% kleiner als die bisher angenommenen Werte ist. Die Energieanregungsfunktionen des integralen und differentiellen Wirkungsquerschnittes zeigen keine Strukturen mit einer statistischen Signifikanz > 2 Sigma. Daraus wurden obere Schranken für die Produktion schmaler isoskalarer und isovektorieller Dibaryonen mit Massen < 2100 MeV/c^2 abgeleitet. Gemittelt über die 0.8 MeV Energieauflösung liegen diese im Bereich von 2 - 5 Mikrobarn ( Eur. Phys. J. A9, 309 (2000) ).

The neutral pion (pi0) photoproduction from the deuteron has been measured with TAPS at MAMI in the energy range 140 - 306 MeV. Using the Glasgow tagging spectrometer an energy resolution of the incident photons of about 0.8 MeV was achieved. The pi0 missing energy resolution was sufficient for a reliable separation of coherent and incoherent channels. Differential and integral cross sections of coherent, incoherent and total pi0 production has been obtained over the entire energy range. The observed differential cross sections for the coherent process are in good agreement with the theoretical predictions of Laget and Kamalov. The data for the breakup-channel ( incoherent process ) exhibit very strong final state effects, whereas the observed angular dependence of the total cross section is in quantitative agreement with the predictions for a quasi-free process. The observed integral total cross sections on the other hand are significantly smaller than predicted by the quasi-free process for Egamma > 250 MeV. Associating this failure with the pi0 photo-production on the neutron would mean that its cross section is up to 30% below the presently believed value. The energy excitation functions of integral and differential total cross sections show no structures of statistical significance > 2 sigma. Upper limits for the production of narrow isoscalar or isovector dibaryons with masses < 2100 MeV/c^2 were deduced. They are in the range 2 - 5 microbarn averaged over the 0.8 MeV energy resolution ( Eur. Phys. J. A9, 309 (2000)).