Das BESIII-Experiment

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 4,9 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 qq̅ Paare) 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.

Innerhalb unserer Arbeitsgruppe wird ein breites Spektrum an Analysen durchgeführt. Neben der Untersuchung von Endzuständen mit einem Proton-Antiproton Paar mit einem weiteren Teilchen, wie beispielsweise dem π, η oder ω-Meson, liegt ein weiterer Fokus in der Erzeugung leichter Hadronen sowie deren Kopplungen an exotische Teilchen, wie dem Y(4260) und dem X(1835). Ein weiterer Schwerpunkt liegt in der Untersuchung von ηc Zerfällen die auch bei der Suche nach exotischen Zuständen eine Rolle spielen können. Außerdem tragen solche Analysen zur Suche nach Glueballs bei. Dabei werden moderne Analysemethoden wie die Partialwellen-Analyse eingesetzt.