Study of baryonic resonances and

We report on measurements of baryon resonance and ρ meson production in the exclusive pp → ppπ+π− channel at a beam kinetic energy of 3.5 GeV measured with the HADES experimental setup. The differential distributions are compared to Monte Carlo simulations based on a resonance model assuming an incoherent sum of contributions of various baryonic resonances with masses below 2 GeV and using inputs from one pion production measured in the same experiment. A very good description of the two pion production is achieved allowing for an estimate of the contribution of one and double baryon-resonance excitation. Using appropriate kinematical cuts the ρ meson signal could also be extracted

Etude de résonances baryoniques dans le canal pp->ppπ⁺π⁻ à une énergie de faisceau de 3.5 GeV avec le détecteur HADES

The subject of this thesis is the analysis of the pp->ppπ⁺π⁻ reaction measured at a beam energy of 3.5 GeV with the High Acceptance Di-Electron Spectrometer (HADES) at GSI. The aim is to provide additional information on the production of a pion and a kaon measured by HADES for the excitation of a resonance as well as new results for the production of two resonances and the ρ meson production. Such information is important, in particular, for the interpretation of the di-electron spectra measured by the HADES collaboration. The extraction of the signal for pp->ppπ⁺π⁻ production is based on the detection of one proton, one π⁺ and one π⁻ in the HADES detector and the calculation of the missing mass. Statistical errors are negligible and systematic errors are mainly due to the efficiency corrections which are based on simulations and to normalization. A simple model based on PLUTO event generator was built for the interpretation of the data, by including three main types of contributions: the production of one resonance decaying into pπ⁺π⁻ and the excitation of two resonances, decaying respectively into pπ⁺ and pπ⁻ and the direct ρ production. A fitting procedure is developed, using as constraint the information obtained for the single resonance excitation from one pion and one kaon production data. The contribution of the ρ meson was also extracted after applying necessary kinematical cuts. Among all the identified contributions, the main ones are the double Δ(1232) excitation and the N(1520) excitation. A Lagrangian model was developed for these two contributions, the calculations give a similar result to the simple model and predict a negligible interferences effect. Finally, the confrontation of the experimental results to the predictions of existing theoretical models shows the necessity to take into account these new data for the description of mesons and di-electron production in nuclear collisions above 1.5 GeV/nucleus.Le sujet de cette thèse est l’analyse de la réaction pp->ppπ⁺π⁻ mesurée à une énergie de faisceau de 3,5 GeV avec le spectromètre HADES à GSI. L’objectif est d’apporter des informations complémentaires à la production d'un pion et d'un kaon mesurés par HADES pour l'excitation d'une résonance ainsi que des résultats tout nouveaux pour la production de deux résonances et pour la production du méson ρ. Ces informations sont particulièrement importantes pour l'interprétation des spectres de di-électrons également mesurés par la collaboration HADES. L'extraction du signal pour la production de pp->ppπ⁺π⁻ est basée sur la détection d'un proton, un π⁺ et un π⁻ dans le détecteur HADES et sur le calcul de la masse manquante. Les erreurs statistiques sont négligeables et les erreurs systématiques sont principalement dues aux corrections d’efficacité basées sur des simulations et à la normalisation. Un modèle simple basé sur le générateur d’évènements PLUTO a été construit pour l'interprétation des données en incluant trois types de contributions: la production d’une résonance décroissant en pπ⁺π⁻ et l’excitation de deux résonances décroissant respectivement en pπ⁺ et pπ⁻ et la production directe du méson ρ. Une procédure de fit est développée en utilisant comme contraintes pour l'excitation baryonique simple les résultats obtenus pour la production d'un pion et d'un kaon. La contribution du méson ρ a été également extraite après l’application des coupures cinématiques nécessaires et le rôle des résonances baryoniques dans cette production est discuté. Parmi toutes les contributions identifiées, les principales sont la double excitation de Δ(1232) et la simple excitation de N(1520). Un modèle de Lagrangien a été mis au point pour ces deux contributions, les calculs donnent un résultat assez proche du modèle simple et prédisent un effet des interférences très faible. Finalement, la confrontation des résultats expérimentaux aux prédictions de modèles théoriques existants montre la nécessité de prendre en compte ces nouvelles données pour la description de la production de mésons et de di-électrons dans les collisions nucléaires au-delà de 1.5 GeV/nucléon

Study of baryonic resonances in the reaction pp→ppπ+π−pp\to pp\pi^{+}\pi{-} at 3.5 GeV with HADES

International audienceReport on baryon resonance production and decay in the exclusive pp → ppπ + π − channel at a kinetic energy of 3.5 GeV based on data measured with HADES. The invariant masses and angular distributions of the pion-nucleon systems were compared to simulations based on a resonance model assuming an incoherent sum of contributions from baryonic resonances with masses < 2 GeV and using inputs from one pion measured in the same experiment. A very good description of the two pion production is achieved allowing for an estimate of one and double baryon-resonance as well as ρ meson production cross sections

Exploring time like tranistions in pp, πp and AA reactions with HADES

Radiative transition of an excited baryon to a nucleon with emission of a virtual massive photon converting to dielectron pair (Dalitz decays) provides important information about baryon-photon coupling at low q2 in timelike region. A prominent enhancement in the respective electromagnetic transition Form Factors (etFF) at q2 near vector mesons ρ/ω poles has been predicted by various calculations reflecting strong baryon-vector meson couplings. The understanding of these couplings is also of primary importance for the interpretation of the emissivity of QCD matter studied in heavy ion collisions via dilepton emission. Dedicated measurements of baryon Dalitz decays in proton-proton and pion-proton scattering with HADES detector at GSI/FAIR are presented and discussed. The relevance of these studies for the interpretation of results obtained from heavy ion reactions is elucidated on the example of the HADES results