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3 lambda H and 4 lambda H production in Ni+Ni collisions at 1.91A GeV

Zhang, Yapeng

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Download (4MB) | Lizenz: Creative Commons Lizenzvertrag3 lambda H and 4 lambda H production in Ni+Ni collisions at 1.91A GeV by Zhang, Yapeng underlies the terms of Creative Commons Attribution-NotCommercial 3.0 Deutschland

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Abstract

$^3_{\Lambda}H$ and $^4_{\Lambda}H$ are identified from their two-body $\pi^-$-decay channel in Ni+Ni collisions at 1.91A GeV for the first time. The experiment was performed by the FOPI spectrometer at the SIS18 of GSI. The analyzed data sample consists of 56${\times}10^{6}$ events covering the most central 60\% of the total reaction cross section. % The reconstructed invariant mass of $^3_{\Lambda}H$ is $2.9926\pm0.0017$ GeV/c$^2$ with a width of $5.6\pm1.0$ MeV/c$^2$, and the one of $^4_{\Lambda}H$ is $3.9226{\pm}0.0010$ GeV/c$^2$ with a width of $4.0\pm1.6$ MeV/c$^2$. The significance of the $^3_{\Lambda}H$ and $^4_{\Lambda}H$ signal is 5.6 and 4.2, respectively. The $^3_{\Lambda}H$ and $^4_{\Lambda}H$ signal is observed in a certain phase space region in the $p_t/m-y_{lab}$ plane only. %By applying the differential decay time efficiency obtained from MC simulation, the mean lifetime of $^3_{\Lambda}H$ and $^4_{\Lambda}H$ is found to be 263$\pm$64(sta)$\pm$44(sys) ps and 196$\pm$75(sta)$\pm$43(sys) ps, respectively. By taking reconstruction efficiency and the decay branching ratio into account, the yield of $^3_{\Lambda}H$ and $^4_{\Lambda}H$ for the analysed event sample is $7.5{\times}10^{-4}$ and $1.3{\times}10^{-4}$ per event, respectively. %The $^3_{\Lambda}H$ and $^4_{\Lambda}H$ production in Ni+Ni at 1.91A GeV via coalescence process is naively discussed and it is shown that the observed results are not compatible with the expectations. The yield ratio of $^3_{\Lambda}H$e/$^3$He and $^4_{\Lambda}H$e/$^4$He is compared with the predictions of the thermal model for hadron chemistry.

Translation of abstract (German)

Diese Arbeit beschäftigt sich mit der ersten experimentellen Beobachtung des pionischen Zweikörperzerfalls von $_{\Lambda}^3$H und $_{\Lambda}^4$H in Ni+Ni-Kollisionen bei 1.91A GeV. Das Experiment wurde mit dem FOPI Spektrometer am SchwerIonen\,-\,Synchrotron SIS18 an der GSI durchgeführt. Der analysierte Datensatz besteht aus 56${\times}10^{6}$ Ereignissen, die den zentraleren Anteil von etwa 60\% des gesamten Reaktionswirkungsquerschnittes ausmachen. Die rekonstruierte invariante Masse von $_{\Lambda}^3$H beträgt $2.9926\pm0.0017$ GeV/c$^2$ und hat eine Signalbreite von $5.6\pm1.0$ MeV/c$^2$. Bei $_{\Lambda}^4$H wurde eine invariante Masse von $3.9226{\pm}0.0010$ GeV/c$^2$ und eine Breite von $4.0\pm1.6$ MeV/c$^2$ gemessen. Die $_{\Lambda}^3$H- und $_{\Lambda}^4$H-Signale wurden nur in bestimmten Phasenraumbereichen in der $p_t/m-y_{{lab}}-$Ebene beobachtet. Die statistische Signifikanz dieser Signale beträgt 5.6 für $_{\Lambda}^3$H und 4.2 f\"ur $_{\Lambda}^4$H. Unter Anwendung der differentiellen Zerfallszeiteffizienz, die mittels einer vollständigen MonteCarlo Simulation des Experimentes bestimmt wurde, konnte für $_{\Lambda}^3$H eine mittlere Lebensdauer von 263$\pm$64(sta)$\pm$44(sys) ps und für $_{\Lambda}^4$H eine von 196$\pm$75(sta)$\pm$43(sys) ps ermittelt werden. Die Produktionsraten pro Ereignis für $_{\Lambda}^3$H und $_{\Lambda}^4$H liegen unter Berücksichtigung der jeweiligen Zerfallsbreite und der Rekonstruktioneffizienz bei $7.5{\times}10^{-4}$ und $1.3{\times}10^{-4}$. Als Produktionsmechanismus wird die Koaleszenz von $\Lambda$ Hyperonen mit den Spektatorfragmenten in den Ni+Ni Kollisionen bei 1.91A GeV diskutiert. Es wird gezeigt, dass die Voraussagen mit dem gemessene Ergebnis nicht übereinstimmen. Des weiteren werden die $_{\Lambda}^3$H/$^3$He und $_{\Lambda}^4$H/$^4$He Produktionsverhältnisse mit Vorhersagen des statistischen Modells zur Teilchenproduktion verglichen.

Item Type: Dissertation
Supervisor: Herrmann, Prof. Dr. Norbert
Date of thesis defense: 22 January 2013
Date Deposited: 02 Apr 2013 12:16
Date: 2013
Faculties / Institutes: The Faculty of Physics and Astronomy > Institute of Physics
Subjects: 530 Physics
Controlled Keywords: Heavy-ion Collision, Hypernuclei production, Hypertriton
Uncontrolled Keywords: SIS18 energy, FOPI, strangeness physics
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