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We discuss deviations from the exponential decay law which occur when going beyond the BreitWigner distribution for an unstable state. In particular, we concentrate on an oscillating behavior, remisiscent of the Rabi-oscillations, in the short-time region. We propose that these oscillations can explain the socalled GSI anomaly, which measured superimposed oscillations on top of the exponential law for hydrogen-like nuclides decaying via electron-capture. Moreover, we discuss the possibility that the deviations from the Breit-Wigner in the case of the GSI anomaly are (predominantely) caused by the interaction of the unstable state with the measurement apparatus. The consequences of this scenario, such as the non-observation of oscillations in an analogous experiment perfromed at Berkley, are investigated.
The transitional nucleus 154Gd was investigated using a combination of a photon scattering experiment and a γγ-coincidence study following the β decay of 154Tb. A novel decay channel from the scissors mode to the band head of the β-band was observed. Its transition strength B(M1; 1sc+ → 0β+) was determined. An IBM-2 calculation reveals a correlation of this decay channel and the shape phase transition between spherical and deformed nuclei.
It is widely believed that chiral symmetry is spontaneously broken at zero temperature in the strong coupling limit of staggered fermions, for any number of colors and flavors. Using Monte Carlo simulations, we show that this conventional wisdom, based on a mean-field analysis, is wrong. For sufficiently many fundamental flavors, chiral symmetry is restored via a bulk, first-order transition. This chirally symmetric phase appears to be analytically connected with the expected conformal window of manyflavor continuum QCD. We perform simulations in the chirally symmetric phase at zero quark mass for various system sizes L, and measure the torelon mass and the Dirac spectrum. We find that all observables scale with L, which is hence the only infrared length scale. Thus, the strong-coupling chirally restored phase appears as a convenient laboratory to study IR-conformality. Finally, we present a conjecture for the phase diagram of lattice QCD as a function of the bare coupling and the number of quark flavors.
Die Arbeit ist in zwei Teile gegliedert. Der erste Teil behandelt einige naturphilosophische und mathematische Probleme. Es wird außerdem das Pfeil-Paradoxon von Zeno vorgestellt, auf dem die moderne Variante des Quanten-Zeno-Paradoxons basiert. Im zweiten Teil wird zunächst eine allgemeine Analyse des Zerfallsgesetzes instabiler Quantensysteme gegeben. Es ist eine Mischung aus Zusammenfassungen von Reviews und neuen Ideen. Eine wichtige Rolle spielt dabei die Wellenfunktion in Energiedarstellung bzw. deren Betragsquadrat, genannt Energiedichte. Es wird auch auf den Fall eingegangen, wenn ein Quantensystem wiederholten (frequenten) Messungen ausgesetzt ist. Anschließend wird der Quanten-Zeno-Effekt und das Quanten-Zeno-Paradoxon als Folge des Verhaltens der Überlebenswahrscheinlichkeit für Zeiten kurz nach der Zustandspräparation beschrieben. Danach wird das Lee-Modell zur Beschreibung eines Teilchenzerfalls vorgestellt. Das Modell beschreibt den Zerfall eines instabilen Teilchens in zwei mögliche Kanäle, d.h. entweder in (genannt) a-Teilchen oder b-Teilchen. Es werden alle wichtigen Funktionen (Zerfallsgesetz, Energiedichte, etc.) analytisch hergeleitet. Es folgen darauf die Ergebnisse der numerischen Auswertung.
Ziel der Bachelorarbeit war es, einen Versuch für das Fortgeschrittenen-Praktikum des Instituts für Kernphysik zu konzipieren, der es ermöglicht, die Lebensdauer von aus der kosmischen Strahlung entstandenen Myonen zu bestimmen.
Dazu wurden vorhandene Komponenten auf ihre Gebrauchstauglichkeit getestet und untersucht, insbesondere in Bezug auf die Größe der Szintillatoren, ob der für einen Praktikumsversuch zeitlich gegebene Rahmen eingehalten werden kann.
Es ergaben sich einige mechanische Probleme, insbesondere bei der Verbindung der neuen, größeren Szintillatoren mit den Photomultipliern, die angegangen wurden. Die zuerst getestete Methode stellte sich jedoch als uneffektiv heraus, sodass die endgültige Lösung mit Hilfe einer neuen, computergesteuerten Fräsmaschine der Feinmechanik-Werkstatt erreicht werden soll.
Um die entstandenen Daten zu verarbeiten, wurde ein entsprechendes Programm in LabVIEW entwickelt, das die am TDC abgegriffenen Daten auf ihre Relevanz untersucht und die Ergebnisse in eine Textdatei schreibt. Das LabVIEW Front Panel wurde dabei so gestaltet, dass es den Praktikanten alle wichtigen Daten in graphisch anschaulicher Weise liefert.
Die Daten aus der Textdatei werden dann mit Hilfe eines ROOT Makros mit zwei verschiedenen Exponentialfunktionen gefittet.
In ersten Messungen ergibt sich ein Wert für die Lebensdauer der Myonen, der erstaunlich nahe am Literaturwert liegt.
Im Rahmen dieser Arbeit wurden zwei verschiedene Zerfallsprozesse behandelt. Zunächst wurde im Rahmen des erweiterten Linearen Sigma-Modells die Antwort auf die Frage gesucht, welches Teilchen als chiraler Partner des Nukleons in Frage kommt. Dazu wurde der Zerfall des chiralen Partners in ein Nukleon und ein skalares Teilchen betrachtet. Das skalare Teilchen wurde mit dem Tetraquark-Zustand f0(600) identifiziert. In Augenschein genommen wurden die Resonanzen N(1535) und N(1640). Aufgrund der berechneten Zerfallsbreiten erkannte man im Falle von N(1650) eine größere Übereinstimmung mit den experimentellen Werten. Die Zerfallsbreite von 45.91 MeV liegt in der Größenordnung des im Particle Data Book verzeichneten Intervalls. Der Wert, den man bei Verwendung von N(1535) als Ausgangsteilchen erhielt, ist allerdings gegenüber der Vorhersage zu groß.
Ein nächster Schritt im Studium dieses Sachverhalts stellt das erweiterte Misch-Szenario dar. Es beinhaltet nicht nur zwei, sondern vier Spinoren. Zwei davon beschreiben Nukleon-Resonanzen, zwei sind mögliche chirale Partner. Da die Zustände mischen, wird der chirale Partner nicht eindeutig durch ein, sondern durch zwei Resonanzen repräsentiert. Weiterhin steht die eingehende Betrachtung des Ursprungs von m0 aus. Dazu muss außer derWechselwirkung mit dem Tetraquark-Zustand auch die Wechselwirkung eines Glueballs mit den beteiligten Hadronen berücksichtigt werden. Dadurch erhält die Masse von m0 einen Anteil, der aus dem Glueball-Kondensat stammt. Dies muss beim Rückschluss auf die Nukleonmasse beachtet werden.
Als nächstes wurde der Zerfall des pseudoskalaren Glueballs in zwei Nukleonen betrachtet. Da die Kopplungskonstante dieses Zerfalls noch nicht experimentell bestimmt wurde, wurde ein Verhältnis zwischen zwei Zerfallskanälen berechnet. Es zeigte sich, dass der Zerfall in zwei Nukleonen fast doppelt so wahrscheinlich ist wie der Zerfall in Nukleon und chiralen Partner, der an der Energieschwelle liegt. Die Berechnung wurde mit einem Teilchen der Masse 2.6 GeV als Glueball durchgeführt. Die Untersuchung derart schwerer Glueballs wird in naher Zukunft erstmalig im Rahmen des PANDA-Experiments der GSI möglich sein.
Zukünftige Studien sollten die Beteiligung des Glueballs an gemischten Zuständen berücksichtigen. Außerdem sollte ein möglicher skalarer Glueball in die Betrachtung miteinbezogen werden.
The ALICE Collaboration has made the first measurement at the LHC of J/ψ photoproduction in ultra-peripheral Pb–Pb collisions at sNN=2.76 TeV. The J/ψ is identified via its dimuon decay in the forward rapidity region with the muon spectrometer for events where the hadronic activity is required to be minimal. The analysis is based on an event sample corresponding to an integrated luminosity of about 55 μb−1. The cross section for coherent J/ψ production in the rapidity interval −3.6<y<−2.6 is measured to be dσJ/ψcoh/dy=1.00±0.18(stat)−0.26+0.24(syst) mb. The result is compared to theoretical models for coherent J/ψ production and found to be in good agreement with those models which include nuclear gluon shadowing.
One-photon and multi-photon absorption, spontaneous and stimulated photon emission, resonance Raman scattering and electron transfer are important molecular processes that commonly involve combined vibrational-electronic (vibronic) transitions. The corresponding vibronic transition profiles in the energy domain are usually determined by Franck-Condon factors (FCFs), the squared norm of overlap integrals between vibrational wavefunctions of different electronic states. FC profiles are typically highly congested for large molecular systems and the spectra usually become not well-resolvable at elevated temperatures. The (theoretical) analyses of such spectra are even more difficult when vibrational mode mixing (Duschinsky) effects are significant, because contributions from different modes are in general not separable, even within the harmonic approximation. A few decades ago Doktorov, Malkin and Man'ko [1979 J. Mol. Spectrosc. 77, 178] developed a coherent state-based generating function approach and exploited the dynamical symmetry of vibrational Hamiltonians for the Duschinsky relation to describe FC transitions at zero Kelvin. Recently, the present authors extended the method to incorporate thermal, single vibronic level, non-Condon and multi-photon effects in energy, time and probability density domains for the efficient calculation and interpretation of vibronic spectra. Herein, recent developments and corresponding generating functions are presented for single vibronic levels related to fluorescence, resonance Raman scattering and anharmonic transition.
A new era in experimental nuclear physics has begun with the start-up of the Large Hadron Collider at CERN and its dedicated heavy-ion detector system ALICE. Measuring the highest energy density ever produced in nucleus-nucleus collisions, the detector has been designed to study the properties of the created hot and dense medium, assumed to be a Quark-Gluon Plasma.
Comprised of 18 high granularity sub-detectors, ALICE delivers data from a few million electronic channels of proton-proton and heavy-ion collisions.
The produced data volume can reach up to 26 GByte/s for central Pb–Pb
collisions at design luminosity of L = 1027 cm−2 s−1 , challenging not only the data storage, but also the physics analysis. A High-Level Trigger (HLT) has been built and commissioned to reduce that amount of data to a storable value prior to archiving with the means of data filtering and compression without the loss of physics information. Implemented as a large high performance compute cluster, the HLT is able to perform a full reconstruction of all events at the time of data-taking, which allows to trigger, based on the information of a complete event. Rare physics probes, with high transverse momentum, can be identified and selected to enhance the overall physics reach of the experiment.
The commissioning of the HLT is at the center of this thesis. Being deeply embedded in the ALICE data path and, therefore, interfacing all other ALICE subsystems, this commissioning imposed not only a major challenge, but also a massive coordination effort, which was completed with the first proton-proton collisions reconstructed by the HLT. Furthermore, this thesis is completed with the study and implementation of on-line high transverse momentum triggers.
We investigate the ratios βη≡η/τπ and βζ≡ζ/τΠ, i.e., the ratios of shear, η, and bulk, ζ, viscosities to the relaxation times τπ, τΠ of the shear stress tensor and bulk viscous pressure, respectively, in the framework of causal relativistic dissipative fluid dynamics. These viscous transport coefficients are computed both in a field-theoretical and a kinetic approach based on the Boltzmann equation. Our results differ from those of the traditional Boltzmann calculation by Israel and Stewart. The new expressions for the viscous transport coefficients agree with the results obtained in the field-theoretical approach when the contributions from pair annihilation and creation (PAC) are neglected. The latter induce non-negligible corrections to the viscous transport coefficients.