Measurement of the Reaction pp->pK+Lambda and its Analysis with a new Analysis Program: typeCase

Abstract

A dedicated high statistics experiment with a beam momentum of 3.081 GeV/c in proton-proton-collisions has been performed with the COSY-TOF-Detector for the search for the pentaquark particle Theta+. Only an upper limit for the total cross-section could be extracted however the gained data could be used for the analysis of the reaction pp->pK+Lambda since this reaction was enriched in the data as the reaction pp->pKsSigma+. In the scope of this work an analysis program has been designed and developed that has been used to analyse these data. A resolution of 6MeV (FWHM) in the invartiant masses could be achieved. The total cross-section was determined to 21.1+-0.1_{stat}+-2.0_{sys} µb. With these exclusive measurements differential cross-sections could be produced. Both agree in essence with previous publications. Due to the excellent resolution the structure of the Sigma-Cusp became visible in the invariant mass spectrum of M_{pLambda}. For the first time ever differential distributions for the Sigma-Cusp could be produced due to the high statistics. Its total cross-section was determined to 1.2+-0.1_{stat} µb. The spectra could be well described with model-calculations of N*-resonances (S11, P11, P31) including a simple calculation for the Sigma-Cusp.

Mit dem COSY-TOF-Detektor wurde ein dediziertes hoch-Statistik Experiment zur Suche nach dem Pentaquark-Teilchen Theta+ unternommen. Als Strahlimpuls wurden 3.081 GeV/c in Proton-Proton-Stößen verwendet. Auch wenn für den Wirkungsquerschnitt nur eine obere Schranke angegeben werden konnte, lassen sich die während dieses Experiments gewonnenen Daten im Hinblick auf die Reaktion pp->pK+Lambda analysieren, nachdem diese Reaktion genauso wie die Reaktion pp->pKsSigma+ in den Daten angereichert wurde. Mit den im Rahmen dieser Arbeit geschaffenen Analysesoftware typeCase wurden diese Daten analysiert. Es konnte eine Auflösung von ca. 6MeV (FWHM) in den invarianten Massen erreicht werden. Der totale Wirkungsquerschnitt dieser Reaktion konnte zu 21.1 +- 0.1_{stat}+-2.0_{sys} µb bestimmt werden. Durch die exklusiven Messungen konnten differentielle Wirkungsquerschnitte erstellt werden. Beides stimmt im Wesentlichen mit früheren Veröffentlichungen überein. Durch die exzellente Auflösung wurde im invarianten Massen-Spektrum M_{pLambda} die Struktur des Sigma-Cusp sichtbar. Auf Grund der hohen Statistik konnten nun zum ersten Mal differentielle Wirkungsquerschnitte für den Sigma-Cusp erstellt werden. Sein totaler Wirkungsquerschnitt konnte zu 1.2+-0.1_{stat}µb bestimmt werden. Die Spektren können durch Modellrechnungen von N*-Resonanzen (S11, P11 und P31) zuzüglich einer einfachen Rechnung für den Sigma-Cusp gut beschrieben werden.