27.09.2022
Wir gratulieren Frau Bianca Scavino zur abgeschlossenen Dissertation mit dem Titel
"Development of Λ baryons reconstruction and its application to the search for a stable hexaquark at Belle II"
Diese Arbeit befasst sich mit der Suche nach einem hypothetischen Teilchen, das aus sechs Quarks besteht, im Rahmen des Teilchenphysikexperiments Belle II in Japan. Die mögliche Existenz eines solchen Zustands kann uns helfen, das Verhalten der Materie unter extremen Bedingungen besser zu verstehen.
Die Arbeit lässt sich in zwei Hauptteile gliedern: die Optimierung der Belle-II-Software, die bei der Rekonstruktion von Spuren eingesetzt wird, die weit vom Hauptwechselwirkungspunkt entfernt sind, und die anschließende Sensitivitätsstudie für die Suche nach diesem Sechs-Quark-Zustand, die sich stark auf solche Spuren stützt.
QCD-motivierte Modelle für Hadronen sagen eine Vielzahl exotischer Hadronen voraus, deren Strukturen komplexer sind als die der Quark-Antiquark-Mesonen und der Drei-Quark-Baryonen der gewöhnlichen Hadronenklassifikation. Einer der faszinierendsten Fälle ist das H-Dibaryon, ein schwer fassbarer Sechs-Quark-Zustand mit dem Quarkgehalt von zwei Λ-Baryonen, der erstmals 1977 von R. L. Jaffe vorgeschlagen wurde. Die Suche nach einem stabilen doppelt seltsamen Hexaquark, das in den letzten Jahren auch als Kandidat für dunkle Materie gehandelt wurde, ist Teil des Belle-II-Physikprogramms.
In den kommenden Jahren wird ein Teil der Belle-II-Datennahme für diese Suche bei der Energie der Y(3S)-Resonanz verwendet werden. Diese -Resonanz zerfällt in erster Linie über drei Gluonen, wobei -Quark-Paare mit etwa der gleichen Wahrscheinlichkeit wie - und -Paare erzeugt werden, wodurch sie sich besonders gut für die Suche nach Multiquark-Zuständen mit Strangeness eignet.
Die Arbeit beschreibt eine Machbarkeitsstudie für die Suche nach einem stabilen doppelt seltsamen Sechs-Quark-Zustand S, der in Y(3S)-Zerfällen erzeugt wird, Y(3S) → S Λ Λ nπ (mit n = 0, 2, 4, 6 und 8). Die Vorhersagen für den Kanal mit n=0 werden mit einem bestehenden Ergebnis der BaBar-Kollaboration verglichen, während die anderen Kanäle eine neue Messung darstellen. Um optimale Ergebnisse zu erzielen, ist ein integraler Bestandteil der Arbeit die Optimierung des Belle II Tracking-Pakets für sekundäre Vertices mit Schwerpunkt auf der Λ-Baryonen-Rekonstruktion, einem Schlüsselelement in der Suche nach stabilen Hexaquarks.
Nach der Optimierung wurden die für Λ-Baryonen entwickelten Algorithmen und Selektionen anhand von Belle II-Daten, die bei der Y(4S)-Resonanz gesammelt wurden, ausgiebig getestet.
Schließlich wird ein Blick in die Zukunft geworfen: Angesichts der Tatsache, dass der bei Belle II gemessene Strahlungsuntergrund in den ersten Datenerfassungsperioden höher war als ursprünglich angenommen, werden die möglichen Auswirkungen eines erhöhten Untergrunds auf die Leistungsverschlechterung sowohl beim Tracking im Allgemeinen als auch bei der Hexaquark-Analyse im Besonderen bewertet und ausführlich diskutiert.
Die in dieser Arbeit vorgestellten Arbeiten sollen eine Messung vorbereiten, bei der die entwickelten Werkzeuge und Analyseverfahren sowie die beobachteten kritischen Punkte auf die Y(3S)-Daten von Belle II angewendet werden, um eine neue Grenze für die mögliche Beobachtung eines solchen exotischen Zustands festzulegen.