Das BESIII-Experiment

Das BESIII-Experiment (BEijing Spectrometer) ist ein internes Experiment am Beschleunigerkomplex BEPC-II (Beijing Electron Positron Collider) des Instituts für Hochenergiephysik (IHEP) in Peking. Dort werden Elektronen und Positronen in zwei getrennten Speicherringen beschleunigt und bei Schwerpunktsenergien zwischen 2,0 und 4,6 GeV zur Kollision gebracht.

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© BESIII Collaboration
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© AG Khoukaz

Rund um den Kollisionspunkt befindet sich das BESIII-Spektrometer. Endzustandsteilchen werden in diesem schalenförmig um den Wechselwirkungspunkt errichteten Detektor, bestehend aus Drahtkammer, Flugzeitdetektor, elektromagnetischem Kalorimeter und Myon-Detektor, nachgewiesen.

Eines der vorrangigen Ziele des BESIII-Experiments ist die Untersuchung des Charmonium Spektrums. Als Charmonium werden Mesonen (also qq̅Paare) bezeichnet, die sich aus einem charm anti-charm Quarkpaar ( cc̅) zusammensetzen. Ein prominentes Beispiel für ein solches Charmonium ist das JPC=1-- J/ψ, dessen Entdeckung im Jahr 1974 gleichzeitig die Entdeckung des charm-Quarks markierte. Seit dieser Entdeckung wurden zahlreiche weitere Zustände entdeckt und erfolgreich im Spektrum der Charmonia eingeordnet.

Neben den zuvor erwähnten Mesonen ( qq̅) und den Baryonen (qqq) erlaubt die starke Wechselwirkung auch exotische Systeme aus vier Quarks (sog. Tetraquarks oder Moleküle), fünf Quarks (sog. Pentaquarks), aus Quarks und Gluonen (sog. Hybride) und die rein aus Gluonen bestehenden Glueballs.

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© AG Khoukaz

Da im Laufe der Jahre deutlich mehr neue Zustände entdeckt wurden als für das konventionelle Charmonium (also cc̅) Spektrum vorhergesagt wäre, muss es sich bei den überzähligen Teilchen demnach um exotische Teilchen handeln. Das BESIII-Experiment ist eines der führenden Experimente bei der Suche nach solch exotischen Zuständen und dem Versuch diese zu klassifizieren.

Ein Fokus der Arbeiten am BESIII-Experiment in unserer Arbeitsgruppe liegt auf der Untersuchung von Endzuständen mit einem Proton Anti-Proton Paar, sowie (mehreren) weiteren Teilchen, so z.B. Pionen, das η- oder das ω-Meson. Diese Endzustände bieten den Vorteil nahezu untergrundfrei nach Verbindungen zu den schon bekannten exotischen Teilchen (wie z.B. dem Y(4260)) bzw. auch nach bisher unbekannten Zuständen suchen zu können.