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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.
n this paper we report on the investigation of baryonic resonance production in proton-proton collisions at the kinetic energies of 1.25 GeV and 3.5 GeV, based on data measured with HADES. Exclusive channels npπ+ and ppπ0 as well as ppe+e− were studied simultaneously in the framework of a one-boson exchange model. The resonance cross sections were determined from the one-pion channels for Δ(1232) and N(1440) (1.25 GeV) as well as further Δ and N* resonances up to 2 GeV/c2 for the 3.5 GeV data. The data at 1.25 GeV energy were also analysed within the framework of the partial wave analysis together with the set of several other measurements at lower energies. The obtained solutions provided the evolution of resonance production with the beam energy, showing a sizeable non-resonant contribution but with still dominating contribution of Δ(1232)P33. In the case of 3.5 GeV data, the study of the ppe+e− channel gave the insight on the Dalitz decays of the baryon resonances and, in particular, on the electromagnetic transition form-factors in the time-like region. We show that the assumption of a constant electromagnetic transition form-factors leads to underestimation of the yield in the dielectron invariant mass spectrum below the vector mesons pole. On the other hand, a comparison with various transport models shows the important role of intermediate ρ production, though with a large model dependency. The exclusive channels analysis done by the HADES collaboration provides new stringent restrictions on the parameterizations used in the models.
Many QCD based and phenomenological models predict changes of hadron properties in a strongly interacting environment. The results of these models differ significantly and the experimental determination of hadron properties in nuclear matter is essential. In this paper we present a review of selected physics results obtained at GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung GmbH by HADES (High-Acceptance Di-Electron Spectrometer). The e+e− pair emission measured for proton and heavy-ion induced collisions is reported together with results on strangeness production. The future HADES activities at the planned FAIR facility are also discussed.
Das HADES-Experiment (High Acceptance DiElectron Spectrometer) am SIS der GSI wurde zur Messung der e+e- - Paare dileptonischer Zerfälle der leichten Vektormesonen im Energiebereich von 1 - 2 AGeV entwickelt. Im Rahmen dieser Arbeit wurden die Eigenschaften des Spurverfolgungssystems de HADES-Spektrometers untersucht. Das Spurverfolgungssystem besteht aus vier Ebenen mit Vieldrahtdriftkammern (Mini Drift Chambers (MDCs)) niedriger Massenbelegung (low-mass), die aus je 6 Auslesedrahtebenen bestehen. Eine der Hauptanforderungen an das Spurverfolgungssystem ist eine Ortsauflösung von 100 µm (hauptsächlich in y-Richtung), die benötigt wird, um die geforderte Massenauflösung von 1 % im Bereich der w-Masse zu erzielen. Gleichzeitig muss die Nachweiseffizienz für schwach ionisierende Elektronen/Positronen hoch sein. Die primäre Messgröße von Driftkammern ist die Driftzeit der entlang einer Teilchenspur generierten Elektronen der Primärionisation zum Auslesedraht. Um die gemessene Driftzeit in eine Ortskoordinate umrechnen zu können, ist eine genaue Kenntnis der Ort-Zeit-Korrelation der Driftzellen nötig. Es wurden detaillierte Simulationen der He/i - Butan Zählgasmischung mit GARFIELD, MAGBOLTZ und HEED vorgenommen. Dabei wurden Gastemperatur, Gasdruck, sowie die Kontamination des Zählgases mit O2 und H20 und die Konzentration des Löschgases variiert und die Auswirkung auf die Driftgeschwindigkeit der Elektronen und damit auf Ort-Zeit-Korrelation der Driftzellen studiert Des Weiteren wurden die Auswirkung der Höhe der Diskriminatorschwelle der Ausleseelektronik und der Einfluss des magnetischen Feldes auf die Driftzeitmessung untersucht. Ein zweidimensionales Modell der Driftzellen, das die Abhängigkeit der Ort-Zeit-Korrelation vom Einfallswinkel des Teilchens in die Driftzelle berücksichtigt, wurde in die Spurrekonstruktionssoftware integriert. Das realistische Ansprechverhalten der Driftkammern wurde in die GEANT-Simulation des HADES-Experimentes implementiert. In der vorliegenden Arbeit wird das Ansprechverhalten der inneren Driftkammern anhand von C + C Daten analysiert, die bei einer Einschussenergie von 2 AGeV im November 2001 gemessen wurden. Es wurde eine neue Methode entwickelt, die aus der Breite des am Auslesedraht influenzierten Signals (time above threshold) eine dem Energieverlust eines Teilchens korrelierte Größe bestimmt, die sich zur Identifikation von Teilchen eignet. Die vorgestellte Methode der Energieverlustmessung besitzt eine Auflösung von etwa 10 % für minimal ionisierende Teilchen und etwa 7, 2 % für stark ionisierenden Teilchen. Die Ortsauflösung der Driftzellen betrug 128 - 154 µm für minimal ionisierende Teilchen und 84 - 116µm für stark ionisierende Teilchen. Für minimal ionisierende Teilchen wurde die Ortsauflösung der Driftkammern in x- und y-Richtung zu x = 181 - 195µm und y = 87 - 104 µm bestimmt. Für stark ionisierende Teilchen wird eine Ortsauflösung von x = 119 - 148 µm und y = 57 - 79 µm erreicht. Eine Teilchenspur wird redundant in den 6 Drahtebenen einer Driftkammer nachgewiesen. Die Nachweiseffizienz der Drahtebenen einer Driftkammer lag für minimal ionisierende Teilchen bei 90 - 96 % und für stark ionisierende Teilchen bei 94 - 98 %. Es konnte somit gezeigt werden, dass die Driftkammern des HADES-Experiment über die geforderte Ortsauflösung und Nachweiseffizienz für e+|e- verfügen und aufgrund der Messung des Energieverlustes in den Driftkammern zur Teilchenidentifikation und Reduktion des Untergrundes beitragen können.
The knowledge of baryonic resonance properties and production cross sections plays an important role for the extraction and understanding of medium modifications of mesons in hot and/or dense nuclear matter. We present and discuss systematics on dielectron and strangeness production obtained with HADES on p+p, p+A and A+A collisions in the few GeV energy regime with respect to these resonances.
The High Acceptance DiElectron Spectrometer HADES [1] is installed at the Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung (GSI) accelerator facility in Darmstadt. It investigates dielectron emission and strangeness production in the 1-3 AGeV regime. A recent experiment series focusses on medium-modifications of light vector mesons in cold nuclear matter. In two runs, p+p and p+Nb reactions were investigated at 3.5 GeV beam energy; about 9·109 events have been registered. In contrast to other experiments the high acceptance of the HADES allows for a detailed analysis of electron pairs with low momenta relative to nuclear matter, where modifications of the spectral functions of vector mesons are predicted to be most prominent. Comparing these low momentum electron pairs to the reference measurement in the elementary p+p reaction, we find in fact a strong modification of the spectral distribution in the whole vector meson region.
New results on the differential cross section in deuteron-proton elastic scattering are obtained at the deuteron kinetic energy of 2.5 GeV with the HADES spectrometer. The angular range of 69° – 125° in the center of mass system is covered. The obtained results are compared with the relativistic multiple scattering model calculation using the CD-Bonn deuteron wave function. The data at fixed scattering angles in the c.m. are in qualitative agreement with the constituent counting rules prediction.
We present the results of two-pion production in tagged quasi-free np collisions at a deutron incident beam energy of 1.25 GeV/c measured with the High-Acceptance Di-Electron Spectrometer (HADES) installed at GSI. The specific acceptance of HADES allowed for the first time to obtain high-precision data on π+π− and π−π0 production in np collisions in a region corresponding to large transverse momenta of the secondary particles. The obtained differential cross section data provide strong constraints on the production mechanisms and on the various baryon resonance contributions (∆∆, N(1440), N(1520), ∆(1600)). The invariant mass and angular distributions from the np → npπ+π −and np → ppπ−π0 reactions are compared with different theoretical model predictions.
his contribution aims to give a basic overview of the latest results regarding the production of resonances in different collision systems. The results were extracted from experimental data collected with HADES that is a multipurpose detector located at the GSI Helmholtzzentrum, Darmstadt. The main points discussed here are: the properties of the strange resonances Λ(1405) and Σ(1385), the role of Δ’s as a source of pions in the final state, the production dynamics reflected in form of differential cross sections, and the role of the ϕ meson as a source for K− particles.