Forschung in der Gruppe von Prof. Dr. A. Khoukaz

Die Arbeitsgruppe von Prof. Dr. A. Khoukaz beschäftigt sich mit der Produktion von Mesonen in Nukleon-Nukleon-, Nukleon-Kern- sowie in Elektron-Positron-Stößen. Aktuell werden dazu Messungen von den Experimenten ANKE und WASA-at-COSY der Beschleunigeranlage COSY des Forschungszentrums Jülich analysiert. Der Speicherring COSY stellt dabei hochpräzise Protonen- und Deuteronenstrahlen mit Impulsen bis zu 3,7 GeV/c für Teilchenexperimente zur Verfügung. Dank der Vielseitigkeit der Experimentaufbauten kann an den Installationen ANKE und WASA-at-COSY eine Vielzahl an wichtigen Experimenten zur Mesonenphysik durchgeführt werden. Die Schwerpunkte unserer Arbeitsgruppe konzentrieren sich dabei auf folgende Aspekte:

  • Untersuchung der Wechselwirkung zwischen Mesonen und Kernmaterie
  • Suche nach gebundenen Meson-Kern-Zuständen
  • Produktionsmechanismen bei der Erzeugung von Mesonen bzw. Mesonenpaaren
  • Überprüfung von Erhaltungssätzen in der Teilchenphysik
  • Hochpräzise Bestimmung der Masse des eta-Mesons

Ein weiterer Forschungsschwerpunkt unserer Arbeitsgruppe liegt in der Untersuchung des Charmonium-Spektrums sowie möglichen exotischen Teilchenzuständen, wie zum Beispiel dem Y(4260). Hierzu werden derzeit Messungen an dem BESIII-Experiment durchgeführt, welches am Elektron-Positron-Kollider BEPC-II des Instituts für Hochenergiephysik in Peking betrieben wird. Elektronen und Positronen werden mit BEPC-II in zwei separaten Speicherringen auf Schwerpunktsenergien im Bereich von 2,0 – 4,6 GeV beschleunigt und im Zentrum des BESIII-Experiments zur Kollision gebracht.

Darüber hinaus ist unsere Gruppe an dem PANDA-Experiment beteiligt, welches an dem zukünftigen Anti-Protonenspeicherring HESR des FAIR Beschleunigerzentrums in Darmstadt aufgebaut werden wird. An diesem Großexperiment werden in Zukunft unter anderem Präzisionsmessungen zu Charm-Mesonen sowie zu exotischen Teilchen durchgeführt werden.

Sowohl für die Experimente an COSY als auch am HESR-Ring werden zur Untersuchung der obigen Messprogramme hochpräzise interne Targets benötigt. Dazu werden von unserer Arbeitsgruppe Cluster-Jet-Targets entwickelt, welche z.B. an den Experimenten COSY-11 und ANKE routinemäßig eingesetzt wurden. Im Gegensatz dazu wurde an dem Experiment WASA ein Pellet-Target verwendet, welches das einzige Target dieser Art darstellt, dass an einem Beschleuniger eingesetzt wurde. Unsere Arbeitsgruppe war hier für den Betrieb dieses Targets an COSY verantwortlich.

Für die Experimente an PANDA ist ebenfalls der Einsatz eines Cluster-Jet-Targets geplant, welches von unserer Arbeitsgruppe aufgebaut wurde und derzeitig in Betrieb genommen wird. Weiterhin wird ein Prototyp für dieses Target aktuell an unserem Institut betrieben und für systematische Untersuchungen zur Clusterproduktion verwendet. Die Schwerpunkte unserer Targetaktivitäten umfassen folgende Arbeiten:

  • Entwicklung und Aufbau von Cluster-Jet-Targets höchster Dichte
  • Systematische Untersuchung zur Produktion von Clusterstrahlen
  • Bestimmung der Geschwindigkeits- und Massenverteilung in Clusterstrahlen
  • Betrieb des Cluster- und Pellet-Targets an COSY und - zukünftig - am HESR