Dies Academicus 2011 - Johannes Gutenberg-Universität Mainz

Inhalt der Dissertation
Die Bausteine der Atomkerne, die Nukleonen, sind ihrerseits auch zusammengesetzte
Systeme, deren Struktur von der starken Kernkraft bestimmt ist. „Obwohl während der
vergangenen hundert Jahre seit der Entdeckung der Atomkerne unser Verständnis der
starken Wechselwirkung große Fortschritte erzielt hat, ist die theoretische Beschreibung
dieser physikalischen Systeme noch immer ein offenes Forschungsfeld“, führt Luigi Capozza
aus. „Wie genau die Eigenschaften der Nukleonen aus der Dynamik zwischen
deren Konstituenten – Quarks und Gluonen – zustande kommen, bleibt eine unbeantwortete
Frage.“
Am Elektronenbeschleuniger MAMI der Universität Mainz wird die Nukleonstruktur
durch die Untersuchung der elektromagnetischen Eigenschaften der Nukleonen erforscht.
Typische Messgröße bei diesen Experimenten sind die sogenannten Formfaktoren,
die mit der Ladungs- und Magnetisierungsverteilung innerhalb der Nukleonen
zusammenhängen.
Insbesondere beschäftigt sich die A4-Kollaboration mit dem Beitrag des Strange-Quarks
zu den elektromagnetischen Formfaktoren. „Zu diesem Zweck wird die Messmethode
der paritätsverletzenden Elektronenstreuung angewendet“, erläutert Capozza. „Dabei
wird eine longitudinale Spinasymmetrie im Wirkungsquerschnitt der elastischen
Streuung am Proton gemessen. Um die Strangeness-Beiträge zu dem elektrischen beziehungsweise
magnetischen Formfaktor trennen zu können, muss solche Asymmetrie
sowohl in der Vorwärts- als auch in der Rückwärtsstreuung bestimmt werden.“
Mit dem Aufbau des A4-Experimentes ergeben sich bei der Rückwärtswinkelmessung
erhebliche Untergrundbeiträge zum gemessenen Signal, die in der Datenauswertung
berücksichtigt werden müssen. Dafür werden detaillierte Untersuchungen des Untergrunds
sowie eine Methode zur Korrektur der Messergebnisse gebraucht. Solche Untersuchungen
und die Erarbeitung einer solchen Korrekturmethode waren Capozzas
Hauptbeiträge zum Experiment.
Mit Hilfe dieser Messung war es erstmals möglich, den elektrischen und den magnetischen
Strangeness-Formfaktor des Nukleons bei dem Viererimpulsübertrag von 0.2
(GeV/c)² einzeln zu bestimmen.
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