The study of hadronic scattering amplitudes and in particular the spectroscopy of light mesons provide a unique tool to investigate the strong interaction. One complication for the analysis of the meson spectrum at high masses are multi-body final states into which heavy resonances can decay. In this thesis a method for the amplitude analysis of the pi-pi+pi-pi+pi- system is being developed and applied to diffractive pion dissoziation data recorded with the COMPASS experiment at CERN. A partial wave decomposition of the 5-pion system is presented here, which for the first time allows to search for mesonic 5-body resonances. A novel technique based on an evolutionary algorithm is developed to solve the problem of finding a reliable truncation of the partial wave expansion of the hadronic amplitude. The well known pi2(1670) and pi(1800) states are found with good agreement to measurements in other channels. In addition there is evidence for several other resonant contributions, among them the controversial pi2(1880) which is being discussed as a hybrid-meson candidate. In the course of the analysis a new software-framework for amplitude analysis has been developed, which is now being used by the COMPASS collaboration for the analysis of several hadronic channels. Future experiments in particle physics will have to collect large amounts of data in order to search for the subtle effects that would indicate new physics beyond the standard model or to be able to apply sophisticated analysis methods like the amplitude analysis presented in the first part of this thesis. Therefore, modern detectors have to operate at extremely high signal rates. A high-rate capable Time Projection Chamber (TPC) would be an ideal, large-volume charged-particle tracking detector. In order to investigate the possibilities to construct such a device a detailed simulation of a TPC has been implemented. With these tools it is demonstrated that the key challenges of event mixing and space-charge accumulation can indeed be solved.      «

The study of hadronic scattering amplitudes and in particular the spectroscopy of light mesons provide a unique tool to investigate the strong interaction. One complication for the analysis of the meson spectrum at high masses are multi-body final states into which heavy resonances can decay. In this thesis a method for the amplitude analysis of the pi-pi+pi-pi+pi- system is being developed and applied to diffractive pion dissoziation data recorded with the COMPASS experiment at CERN. A parti...     »

Hadronischer Streuamplituden und insbesondere die Spektroskopie leichter Mesonen stellen ein einzigartiges Werkzeug zum Studium der Starken Wechselwirkung dar. Eine Komplikation bei der Analyse des Mesonen-Spektrums bei hohen Massen sind Mehrteilchen-Endzustände in welche schwere Resonanzen zerfallen können. In dieser Arbeit wird eine Methode für die Amplituden-Analyse des 5-Pionen Systems entwickelt und damit diffraktive Dissoziation von Pionen am COMPASS Experiment am CERN untersucht. Diese Arbeit präsentiert eine Partialwellenzerlegung des 5 -Systems, die es zum ersten Mal erlaubt nach 5-Körper Meson-Resonanzen zu suchen. Eine neuartige Technik, basierend auf einem evolutionären Algorithmus wird entwickelt, um das Problem der Suche nach einem verlässlichen Abbruchkriterium für die Partialwellenentwicklung der hadronischen Amplitude zu lösen. Die wohlbekannten Zuständen pi2(1670) und pi(1800) werden in guter Übereinstimmung mit Messungen in anderen Kanälen gefunden. Zudem gibt es Hinweise auf mehrere weitere resonante Beiträge, darunter das als Kandidaten für ein Hybrid-Meson kontrovers diskutierte pi2(1880). Im Verlauf der Analyse wurde eine neue Software für Amplituden-Analysen entwickelt, welche nun von der COMPASS Kollaboration für die Analyse weiterer hadronischer Kanäle verwendet wird. Zukünftige Experimente in der Teilchenphysik werden große Datenmengen sammeln müssen um nach den subtilen Effekten suchen zu können, die auf neue Physik jenseits des Standardmodels hinweisen könnten, oder um ausgefeilte Analysemethoden wie die Amplitudenanalyse, die im ersten Teil der Arbeit präsentiert wird, anwenden zu können. Aus diesem Grund müssen moderne Detektoren bei hohen Signalraten betrieben werden. Eine hochratenfähige Zeit-Projektions-Kammer (Time Projection Chamber, TPC) wäre ein idealer Spurdetektor für geladene Teilchen, der große Volumen abdecken kann. Um die Möglichkeiten für die Konstruktion eines solchen Gerätes zu untersuchen wurde eine detailierte Computersimulation geschrieben. Mit diesem Werkzeug wurde demonstriert, dass Schlüsselprobleme, wie das Event-Mixing und die Akkumulation von Raumladung in der Kammer lösbar sind.     «

Hadronischer Streuamplituden und insbesondere die Spektroskopie leichter Mesonen stellen ein einzigartiges Werkzeug zum Studium der Starken Wechselwirkung dar. Eine Komplikation bei der Analyse des Mesonen-Spektrums bei hohen Massen sind Mehrteilchen-Endzustände in welche schwere Resonanzen zerfallen können. In dieser Arbeit wird eine Methode für die Amplituden-Analyse des 5-Pionen Systems entwickelt und damit diffraktive Dissoziation von Pionen am COMPASS Experiment am CERN untersucht. Die...     »