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Probing the strong interaction with kaonic atom X-ray measurements at low energies
Marlene Tüchler
Art der Arbeit
Dissertation
Universität
Universität Wien
Fakultät
Fakultät für Physik
Studiumsbezeichnung bzw. Universitätlehrgang (ULG)
Doktoratsstudium NAWI aus dem Bereich Naturwissenschaften (DissG: Physik)
Betreuer*innen
Eberhard Widmann ,
Johann Zmeskal
DOI
10.25365/thesis.73799
URN
urn:nbn:at:at-ubw:1-19803.34316.676668-1
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(Print-Exemplar eventuell in Bibliothek verfügbar)
Abstracts
Abstract
(Deutsch)
Die Antikaon-Nukleon-Interaktion der niederenergetischen Quantenchromodynamik benötigt experimentelle Daten, um die theoretischen Beschreibungen einzuschränken. Kaonische Atome bieten ein ideales System, um diese Wechselwirkung bei verschwindender relativer Energie zu studieren. Die starke Wechselwirkung zwischen dem Kaon und den Nukleonen führt zu einer Energieverschiebung und Verbreiterung des Grundzustandes im kaonischen Atom, die durch Röntgenspektroskopie direkt gemessen werden können. Das Ziel des SIDDHARTA-2-Experiments, welches sich in dem DAΦNE -Beschleunigerkomplex in Frascati, Italien, befindet, ist die Messung des (2p-1s)-Röntgenübergangs in kaonischem Deuterium. Im Jahr 2021 führte das Experiment seine Kommissionierung mit einem reduzierten Aufbau, SIDDHARTINO, durch. Die Kommissionierung endete mit einer erfolgreichen Messung von kaonischem Helium-4, welche nach der Installation des vollständigen SIDDHARTA-2-Aufbaus fortgeführt wurde. In dieser Arbeit wird die Analyse der mit SIDDHARTINO und SIDDHARTA-2 gesammelten Daten zu kaonischem Helium-4, inklusive einer detaillierten Analyse des Verhaltens der Röntgendetektoren und Veto-Systeme, präsentiert. Der (3d-2p)-Röntgenübergang in kaonischem Helium-4 wurde mit einer statistischen Unsicherheit von weniger als 1 eV gemessen, mit einer Übergangsenergie von (6463.44 ± 0.95 ± 2.00) eV, einer Energieverschiebung des 2p-Levels von (0.44 ± 0.95 ± 2.00) eV, und einer 2p-Breite von (0.6 ± 9.7) eV. Außerdem wurden mehrere Übergänge aus höheren Levels in mittelschweren kaonischen Atomen, welche in den festen Strukturen des Aufbaus produziert wurden, zum ersten Mal gemessen. Die erste SIDDHARTA-2-Strahlzeit wurde mit einer erstmaligen Messung mit einem Deuterium-Target beendet. Diese Arbeit gibt einen Einblick in die vorläufige Analyse der Daten zu kaonischem Deuterium und dem sich daraus ergebenden Spektrum.
Abstract
(Englisch)
The antikaon-nucleon interaction in low-energy quantum chromodynamics needs experimental input to constrain the theoretical descriptions. Kaonic atoms provide an ideal system to study this interaction at zero relative energy. The strong interaction between the kaon and nucleons induces an energy shift and broadening of the width of the kaonic atom ground state, which can be directly measured via X-ray spectroscopy. The goal of the SIDDHARTA-2 experiment, located at the DAΦNE collider complex at LNF in Italy, is the measurement of the (2p-1s) X-ray transition in kaonic deuterium. In 2021, the experiment successfully performed its commissioning with a reduced setup called SIDDHARTINO. It concluded with a successful measurement of K-4He, which continued after the installation of the complete SIDDHARTA 2 setup. This work presents the analysis of the kaonic helium-4 data obtained with SIDDHARTINO and SIDDHARTA-2, including a detailed analysis of the performance of the X-ray detectors and veto systems. The (3d-2p) transition in kaonic helium-4 was measured with a statistical precision below 1 eV, with a transition energy of (6463.44 ± 0.95 ± 2.00) eV, a 2p level shift of (0.44 ± 0.95 ± 2.00) eV, and a 2p width of (0.6 ± 9.7) eV. Moreover, several transitions from higher levels in intermediate-mass kaonic atoms produced in the solid structures of the setup were measured for the first time. The initial beam time of SIDDHARTA-2 was completed with a first run with a deuterium target. The preliminary analysis of this data and the resulting kaonic deuterium X-ray spectrum are presented.
Schlagwörter
Schlagwörter
(Deutsch)
kaonische Atome Röntgenspektroskopie starke Wechselwirkung Halbleiterdetektoren Antikaon-Nukleon-Interaktion
Schlagwörter
(Englisch)
kaonic atoms X-ray spectroscopy strong interaction semiconductor detectors antikaon-nucleon interaction
Autor*innen
Marlene Tüchler
Haupttitel (Englisch)
Probing the strong interaction with kaonic atom X-ray measurements at low energies
Paralleltitel (Deutsch)
Studium der Starken Wechselwirkung mit Niederenergetischen Röntgenmessungen in kaonischen Atomen
Publikationsjahr
2023
Umfangsangabe
viii, 117 Seiten, Seite ix-xliii : Illustrationen
Sprache
Englisch
Beurteiler*innen
Kai-Thomas Brinkmann ,
Peter Kriszan
Klassifikationen
33 Physik > 33.05 Experimentalphysik ,
33 Physik > 33.40 Kernphysik
AC Nummer
AC16874960
Utheses ID
66822
Studienkennzahl
UA | 796 | 605 | 411 |