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Study of the helicity dependence of single pion photoproduction on the deuteron
Der erste experimentelle Test der GDH-Summenregel für das Proton
wurde 1998 am MAMI-Beschleuniger der Universität Mainz durchgeführt.
Ferner wurde ein Pilot-Experiment mit einem polarisierten Deuteron-Target
vorgenommen. Dieselbe Kollaboration führte 2003 ein auf das Deuteron ausgerichtetes Experiment durch mit der Absicht, die GDH-Summenregel für
das Neutron zu untersuchen. Der in beiden Experimenten verwendete Aufbau
erlaubt nicht nur die Messung des totalen Wirkungsquerschnitts, sondern
auch gleichzeitig einzelne Teilreaktionen zu studieren.
In dieser Arbeit werden die Daten des Deuteron-Pilot-Experiments von
1998 analysiert. Desweiteren wird eine Studie der Helizitätsabhängigkeit der differenziellen Wirkungsquerschnitte für drei Pion-
Photoproduktionskanäle
des Deuterons in der oberen Hälfte der Delta-Resonanz präsentiert. Diese Ergebnisse werden mit einem theoretischen Modell verglichen. Dabei wurde eine
hinreichend gute Übereinstimmung für die unpolarisierten Reaktionen gefunden, während für die polarisierten Kanäle kleinere Diskrepanzen beobachtet
wurden.
Der Targetpolarisationsgrad ist einer der relevanten Parameter, der für eine absolute Normalisierung der Wirkungsquerschnitte notwendig ist. Die
Analyse dieses Parameters für die 2003er Daten wird in der vorliegenden
Arbeit vorgestellt.
Zur Zeit ist in Mainz ein Frozen-Spin-Target im Bau. Es wird als Target für polarisierte Protonen oder polarisierte Deuteronen für zukünftige Experimente
mit dem Crystal Ball zur Verfügung stehen. Die Vorbereitungen der verschiedenen Subsysteme dieses Aufbaus stellten einen wichtigen Teil dieser
Arbeit dar. Die fundamentalen Grundlagen der Methode und deren technische
Umsetzung, sowie der momentane Status der
Aufbauarbeiten am Target
werden im Detail präsentiert.The first experimental test of the GDH sum rule on the proton was carried
out in 1998 at the MAMI accelerator facility in Mainz University. A pilot
experiment with a polarized deuteron target was also performed. In 2003 the
same collaboration carried out a dedicated experiment on the deuteron with
the aim to investigate the GDH sum rule on the neutron. The setup used in
both experiments allows not only to measure total cross sections, but also to
study partial reaction channels.
In this thesis, data from the 1998 pilot experiment on the deuteron are
analyzed. A study of the helicity dependence of the differential cross section
on three single pion photoproduction channels on the deuteron in the upper
half of the Delta-resonance will be presented. These results are compared with a
theoretical model. A
reasonably good agreement was obtained for unpolar-
ized reactions, while some small discrepancies are observed in the polarized
channels.
The target degree of polarization is one of the relevant parameters re-
quired for an absolute normalization of the cross section. The analysis of
this parameter for the 2003 data is given in this work.
A Frozen Spin Target is under construction in Mainz. It will be used
with the Crystal Ball detector and it will provide a polarized proton and
polarized deuteron target for future experiments. The preparation of the
different subsystems needed for the setup was an important part of this
thesis. The basic principles of this technique and the actual status of the
target will be presented in some detail
First measurement of the helicity dependence for the gamma p → p Pi(+)pi(-) reaction
The helicity dependence of the total cross-section and the invariant-mass distributions in the (p pi(+/-)) and (pi(+) pi(-)) final states for the gamma p -> p pi(+)pi(-) reaction have been measured for the first time at incident photon energies from 400 to 800MeV. The measurement was performed with the large-acceptance detector DAPHNE at the tagged photon beam facility of the MAMI accelerator in Mainz. Although this channel is found to be predominantly excited by the intermediate production of a Delta pi state, both the measured unpolarized and the helicity-dependent observables are generally not well described by the existing theoretical models