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Exclusive Rho0 Production measured with the Hermes Recoil Detector

Messung exklusiver Rho0 Produktion mit dem Hermes Rückstoßdetektor

Pérez-Benito, Roberto Francisco


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Freie Schlagwörter (Englisch): Hermes , Recoil Detector , Exclusive Rho0 Production , HERA , DESY
Universität Justus-Liebig-Universität Gießen
Institut: II. Physikalisches Institut
Fachgebiet: Physik
DDC-Sachgruppe: Physik
Dokumentart: Dissertation
Sprache: Englisch
Tag der mündlichen Prüfung: 15.07.2010
Erstellungsjahr: 2010
Publikationsdatum: 19.07.2010
Kurzfassung auf Englisch: The Hermes experiment (HERa MEasurement of Spin) at Desy was designed to study the spin structure
of the nucleon in semi-inclusive deep inelastic scattering. The internal structure of the nucleon has been
investigated in detail and it has been measured that the intrinsic quark spin contribution is only about
30% of the total spin of the nucleon. A formalism to describe the internal structure of the nucleon called
Generalised Patron Distributions (GPDs) was developed recently to understand the fundamental structure of
the nucleon. These GPDs can be accessed by the measurement of hard exclusive reactions and hard exclusive
processes that can be understood in terms of GPDs. The accumulated Hermes data offer access to GPDs in
different combinations of beam charge and beam and target helicity asymmetries.
To improve exclusivity and to enhance the resolution of kinematic variables to study hard exclusive processes
which provide access to the GPDs and hence to the orbital angular momentum of the quarks, in January
2006 a Recoil Detector was installed that surrounded the internal gas target of the Hermes experiment.
The Hermes Recoil Detector consisted of three components: a silicon strip detector inside the vacuum, a
scintillating fiber tracker and the photon detector. All three detectors were located inside a solenoidal magnet
which provided a 1T longitudinal magnetic field. The Recoil Detector improves the selection of exclusive
events by a direct measurement of the momentum and track position of the recoiling particle as well as by
rejecting non-exclusive background. This detector was an ideal novel tool to combine energy and position
measurements for charged particles in a momentum range of 0.1 to 1.4 GeV/c. The Recoil Detector was
fully commissioned and operating. Data was taken continuously until the final Hera shutdown in July of 2007.
In this thesis we report on the performance of the Recoil Detector and more specificly about the scintillating
fiber tracker which was built in the Justus-Liebig Universität Giessen. Alignment run, mapping, light guide
test, gain monitoring system, pedestal stability, data quality, online monitoring and efficiency are reparted
in this thesis for the scintillating fiber tracker (SFT). A preliminary analysis of exclusive Rho0 of the latest
data 07c2 was carried out to show the improvement of the selection of exclusive events with the Recoil Detector.
Kurzfassung auf Deutsch: Das Hermes Experiment ( HERa Measurement of Spin ) am Desy wurde entwickelt um die Spinstruktur
der Nukleonen in semiinklusiver tiefinelastischer Streuung zu studieren. Die detaillierte Untersuchung der
internen Struktur der Nukleonen ergab, dass der Beitrag des intrinsischen Spins zum Gesamtspin des
Nukleons nur ca. 30% beträgt. Um die fundamentalen Strukturen des Nukleons zu verstehen wurde ein neuer
Formalismus, genannt General Parton Distributions (GPDs), entwickelt, der die innere Struktur des Nukleons
beschreibt. Zugang zu diesen GPDs gewährt die Messung von harten exklusiven Reaktionen und Prozessen,
die in GPD-Funktionen ausgedrückt werden. Die akkumulierten Hermes Daten ermöglichen Zugriff auf die
GPDs in verschiedenen Kombinationen von Strahlladung und Target Helizitätsasymmetrien.
Um die Exklusivität der Messung zu verbessern und um die Auflösung der kinematischen Variablen zur Untersuchung
der harten exklusiven Prozesse zu erhöhen, die Zugriff auf die GPDs gewähren und die Möglichkeit
der Berechnung des orbitalen Drehimpulses eröffnen, wurde im Januar 2006 der Rückstoß-Detektor installiert,
der das interne Gas-Target des Hermes Experiments umschließt.
Der Rückstoß-Detektor besteht aus drei Komponenten: Einem Silizium-Zähler innerhalb der Streukammer,
einem Detektor aus szintillierenden Fasern und einem Photon-Detektor. Alle drei Detektoren wurden
innerhalb des Solenoid des Magneten platziert, der ein Magnetfeld von 1T Stärke bereitstellt. Der Rückstoß-
Detektor verbessert, zum einen durch das direkte Messen des Impulses und der Pfadrichtung des zurück
gestoßenen Teilchens und zum anderen durch Ausschluss des nichtexklusiven Hintergrundes, die Selektion der
exklusiven Ereignisse. Der Detektor war hierbei ein ausgezeichnetes neues Werkzeug, um Energiemessungen
und Positionsmessungen für geladene Teilchen in einem Impulsbereich von 0.1 GeV/c bis 1.4 GeV/c zu kombinieren.
Der Rückstoßdetektor war bis zur Einstellung des Hera-Betriebes im Juli 2007 voll funktionsfähig
und nahm kontinuierlich Daten.
In dieser Arbeit berichten wir über die Performance des Rückstoßdetektors und im Speziellen über die des
Detektors aus szintillierenden Fasern, der an der Justus-Liebig-Universität Gießen gebaut wurde. Diese Arbeit
behandelt unter anderem die interne Ausrichtung, das mapping, den Lichtleitertest, die Datenqualitätsanalyse
und das online Überwachungssystem. Die Effizienz des szintillierenden Faser Detektor wird in dieser Arbeit
bestimmt. Eine erste Analyse der exklusiven Rho0 aus den letzten Daten (07c2) wurde durchgeführt und die
verbesserte Auswahl der exklusiven Ereignisse mit dem Rückstoßdetektor wurde demonstriert