Studie der Reaktionsmechanismen und kurzreichweitiger Korrelationen in zwei Nukleon Emissionen von $^4$He unter Einsatz polarisierter Photonen

Abstract

Diese Arbeit präsentiert die Ergebnisse des ^4He(vec gamma,NN) Experiments, welches 1996 am MAMI im Rahmen der A2 Kollaboration durchgeführt wurde. Neben der präzisen Vermessung absoluter Wirkungsquerschnitte über einen großen Winkel- und Photon-Energiebereich (E_gamma=110..600 MeV) stellen die gemessenen Asymmetrien unter Verwendung linear polarisierter Photonen ein Novum dar. Zum Einsatz für das 3-fach Koinzidenz-Experiments kamen die Detektoren PiP, ein mehrlagiges Plastikszinitillator-Hodoskop mit guter Orts- und Energieauflösung für Protonen, und ToF, eine großflächige Szintillatorwand zum Nachweis von Neutronen und Protonen, sowie der Photon-Tagger. Das Experiment hatte die Vermessung und Untersuchung nukleonischer Photoabsorptions-Mechanismen zum Ziel, um insbesondere durch die genuine 2N Absorption einen Zugang zum Studium der kurzreichweitigen Paarkorrelationen (SRC) zu finden. Diese Korrelationen basieren auf der hauptsächlich abstoßenden NN Wechselwirkung bei kurzen Abständen, welche Ausdruck der Quark-Freiheitsgrade des Nukleons ist. Neuerungen zu bisherigen Experimenten sind das eigens für die Messung an Helium entwickelte Kryotarget und der Einsatz eines Diamantkristalls als Bremsstrahl-Radiator im Tagger, wodurch linear polarisierte und energiemarkierte Photonen produziert werden können. Eine verbesserte Beschreibung der Bremsstrahl-Erzeugung, unter Berücksichtigung der experimentellen Bedingungen, erlaubt die hinreichend präzise Bestimmung des Polarisations-Grades mit geringem systematischem Fehler. Diese Arbeit konzentriert sich auf die Wirkungsquerschnitte und Asymmetrien der genuinen 2N Absorption, da erwartet wird, daß Asymmetrien besonders empfindlich auf SRC-Einflüsse sind. Hinweise auf SRC Effekte liefern vermutlich Abweichungen mancher Observabler von dem erwarteten Verhalten auf Grundlage des Schalenmodells, welche auch in der Auswertung des Experiments, z.b. in der Asymmetrie der Anregungsfunktion, gefunden wurden.

This work presents the results of the ^4He(vec gamma,NN) experiment which was performed in 1996 at MAMI by the A2 collaboration. The measured asymmetries exploiting linear polarized photons are a novelty besides the precise measurement of absolute cross sections over a wide angular- and photon energy range (E_gamma=110..600 MeV). The following detectors were employed for this 3-fold coincidence experiment: The multilayer plastic-scintillator PiP, a hodoscope with good position and energy resolution, and ToF, a large scintillator wall for detection of neutrons and protons via the time of flight method, and the photon tagger. The measurement and investigation of nucleonic photo-absorption mechanisms were the intention of this experiment. Particularly it aimed towards an understanding of the genuine 2N absorption to seek access to the study of short range correlations (SRC). These correlations are based on the short-range NN interaction which is mainly repulsive and which is a result of the quark-degrees of freedom of the nucleon. Innovations, compared to previous experiments, are the cryotarget, especially developed for the measurement on helium, and the application of a diamond crystal as bremsstrahl radiator in the tagger, which allowed the production of linearly polarized and energy-tagged photons. An improved description of the bremsstrahl production taking into account the experimental conditions results in a very precise determination of the polarization degree with small systematic error. This work concentrates on the cross section and asymmetry of genuine 2N absorption assumed to be particular sensitive on effects of SRC. Differences of certain observables compared to the expected behaviour based on the shell model, which were found in this analysis (e.g. in the asymmetry of the excitation function), presumably hints towards SRC effects.