Model Selection for and Partial-Wave Analysis of a Five-Pion Final State at the COMPASS Experiment at CERN
Translated title:
Modellauswahl und Partialwellenanalyse eines Fünf-Pion-Endzustandes am COMPASS Experiment am CERN
Author:
Bicker, Karl Alexander
Year:
2016
Document type:
Dissertation
Faculty/School:
Fakultät für Physik
Advisor:
Paul, Stephan (Prof. Dr.)
Referee:
Paul, Stephan (Prof. Dr.); Caldwell, Allen C. (Prof., Ph.D.)
Language:
en
Subject group:
PHY Physik
TUM classification:
PHY 400d
Abstract:
The light-meson spectrum is an important ingredient to understand quantum chromodynamics, the theory of strong interaction at low energies, where quarks and gluons are confined into hadrons. However, measuring this spectrum experimentally is very challenging, due to the large number of overlapping resonances it contains. To disentangle this complicated spectrum, partial-wave techniques are used. At the COMPASS experiment at CERN, the light-meson spectrum is studied in diffractive dissociation reactions. One such reaction, π- + p→π- π+ π- π+ π- + p, puts the analysis methodology to the test, because the large number of final-state particles requires a dedicated model-selection procedure and introduces a complicated background situation. In this thesis, such a model-selection procedure is developed and verified on simulated events. In addition to finding a suitable model, it can be used to assess the reliability of the results. The model-selection procedure is then successfully applied to data from the COMPASS 2008 data-taking campaign. A partial-wave decomposition is performed using the selected model. The results are compared to partial-wave decompositions of other final states and good agreement is found.
Translated abstract:
Das Spektrum der leichten Mesonen ist wichtig um die Quantenchromodynamik, das heißt die Theorie der starken Wechselwirkung, bei niedrigen Energien zu verstehen, wo Quarks und Gluonen in Hadronen gebunden sind. Durch die große Zahl überlappender Resonanzen ist die Messung dieses Spektrums experimentell sehr anspruchsvoll. Partialwellenzerlegungen werden verwendet, um dieses komplizierte Spektrum zu entflechten. Das COMPASS Experiment am CERN untersucht das Spektrum der leichten Mesonen in diffraktiver Dissoziation. Eine dieser Reaktionen, π- + p→π- π+ π- π+ π- + p, stellt hohe Anforderung an die Analysemethoden, da wegen der großen Zahl an Endzustandsteilchen sowohl der Untergrund kompliziert also auch eine dedizierte Prozedur zur Selektion eines Modells nötig ist. In dieser Arbeit wird eine solche Modellauswahlprozedur entwickelt und auf simulierten Ereignissen getestet. Sie findet nicht nur ein geeignetes Modell, sondern kann auch benutzt werden, um die Zuverlässigkeit der Resultate zu beurteilen. Die Modellauswahl wird erfolgreich für die Daten aus der COMPASS Messkampagne von 2008 eingesetzt. Die Resultate der Partialwellenzerlegung mit dem gefundenen Modell werden mit Partialwellenzerlegungen anderer Endzustände verglichen, wobei eine gute Übereinstimmung festgestellt werden kann.
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