Producció de partícules a la factoria de Pions del GSI de Darmstadt

Abstract

Recentment s'ha instal·lat un feix secundari de pions al laboratori d'ions pesants GSI de Darmstadt (Alemanya) per a produir feixos de pions amb moment fins a 3 GeV/c. Aquesta és la primera vegada que feixos d'ions pesants són utilitzats per a aquesta finalitat. La tesi investiga la validesa d'aquest aspecte i estudia exhaustívament el feix de pions abans mencionat. Primer, es fa una revisió de les dades experimentals de la producció de pions en reaccions nuclears i es presenten algunes aplicacions per a aquest feix secundari. A continuació, es descriuen els sistemes experimentals de les línies HADES i C emprats en els distints experiments, es mostren els resultats dels experiment que s'analitzen i s'interpreten. Per a complementar tota aquesta informació, s'ha realitzat simulacions de la producció de pions i del seu transport al llarg de la línia, els resultats dels quals s'han descrit i comparat a dades experimentals.<br/><br/>Els principals resultats d'aquest treball són que les propietats del feix secundari de pions es coneixen bé i que som capaços de definir les millor condicions per a un experiment donat emprant aquest feix. Finalment, cal destacar la demostració que feixos d'ions pesants són útils per produir feixos secundari de pions i que les intensitats assolides al GSI (amb un màxim d'al voltant de 6&#61620;106 &#61552;- i 107 &#61552;+ per cicle) són suficients per desenvolupar l'ampli programa físic proposat. Més encara, el feix de pions esta actualment operatiu i s'esta ja utilitzant.

A secondary pion beam facility has recently been installed at the heavy ion laboratory GSI-Darmstadt (Germany) in order to provide pion beams with momenta up to 3 GeV/c. This is the first time that heavy ion beams are used to produce secondary pion beams. The thesis investigates the validity of this aspect and studies exhaustively the pion beam facility mentioned. First, a review of the previously available experimental data for pion production in nuclear reactions is made and some future applications of this facility are presented. Next, the setups of the HADES and C beam-lines used in the different experiments are described, the results of the experiments are shown and the data are analysed and interpreted. To complement all this information some simulations in pion production and transport along the beam-line have been done and reported. <br/><br/>The main results of this work are that the properties of the secondary pion beam are well understood and we are able to define the best conditions for a given experiment. Last, but not least, the demonstration that heavy ion beams are useful to produce secondary pion beams and the intensities reached at GSI (with a maximum of nearly 6&#61620;106 negative or 107 positive pions per spill) are enough to develop the wide physics program proposed. Moreover, the pion beam is already operational and it is being used.