Exclusive Rho0 Production measured with the Hermes Recoil Detector

Abstract

The Hermes experiment (HERa MEasurement of Spin) at Desy was designed to study the spin structureof the nucleon in semi-inclusive deep inelastic scattering. The internal structure of the nucleon has beeninvestigated in detail and it has been measured that the intrinsic quark spin contribution is only about30% of the total spin of the nucleon. A formalism to describe the internal structure of the nucleon calledGeneralised Patron Distributions (GPDs) was developed recently to understand the fundamental structure ofthe nucleon. These GPDs can be accessed by the measurement of hard exclusive reactions and hard exclusiveprocesses that can be understood in terms of GPDs. The accumulated Hermes data offer access to GPDs indifferent combinations of beam charge and beam and target helicity asymmetries.To improve exclusivity and to enhance the resolution of kinematic variables to study hard exclusive processeswhich provide access to the GPDs and hence to the orbital angular momentum of the quarks, in January2006 a Recoil Detector was installed that surrounded the internal gas target of the Hermes experiment.The Hermes Recoil Detector consisted of three components: a silicon strip detector inside the vacuum, ascintillating fiber tracker and the photon detector. All three detectors were located inside a solenoidal magnetwhich provided a 1T longitudinal magnetic field. The Recoil Detector improves the selection of exclusiveevents by a direct measurement of the momentum and track position of the recoiling particle as well as byrejecting non-exclusive background. This detector was an ideal novel tool to combine energy and positionmeasurements for charged particles in a momentum range of 0.1 to 1.4 GeV/c. The Recoil Detector wasfully commissioned and operating. Data was taken continuously until the final Hera shutdown in July of 2007.In this thesis we report on the performance of the Recoil Detector and more specificly about the scintillatingfiber tracker which was built in the Justus-Liebig Universität Giessen. Alignment run, mapping, light guidetest, gain monitoring system, pedestal stability, data quality, online monitoring and efficiency are repartedin this thesis for the scintillating fiber tracker (SFT). A preliminary analysis of exclusive Rho0 of the latestdata 07c2 was carried out to show the improvement of the selection of exclusive events with the Recoil Detector.

Das Hermes Experiment ( HERa Measurement of Spin ) am Desy wurde entwickelt um die Spinstrukturder Nukleonen in semiinklusiver tiefinelastischer Streuung zu studieren. Die detaillierte Untersuchung derinternen Struktur der Nukleonen ergab, dass der Beitrag des intrinsischen Spins zum Gesamtspin desNukleons nur ca. 30% beträgt. Um die fundamentalen Strukturen des Nukleons zu verstehen wurde ein neuerFormalismus, genannt General Parton Distributions (GPDs), entwickelt, der die innere Struktur des Nukleonsbeschreibt. Zugang zu diesen GPDs gewährt die Messung von harten exklusiven Reaktionen und Prozessen,die in GPD-Funktionen ausgedrückt werden. Die akkumulierten Hermes Daten ermöglichen Zugriff auf dieGPDs in verschiedenen Kombinationen von Strahlladung und Target Helizitätsasymmetrien.Um die Exklusivität der Messung zu verbessern und um die Auflösung der kinematischen Variablen zur Untersuchungder harten exklusiven Prozesse zu erhöhen, die Zugriff auf die GPDs gewähren und die Möglichkeitder Berechnung des orbitalen Drehimpulses eröffnen, wurde im Januar 2006 der Rückstoß-Detektor installiert,der das interne Gas-Target des Hermes Experiments umschließt.Der Rückstoß-Detektor besteht aus drei Komponenten: Einem Silizium-Zähler innerhalb der Streukammer,einem Detektor aus szintillierenden Fasern und einem Photon-Detektor. Alle drei Detektoren wurdeninnerhalb des Solenoid des Magneten platziert, der ein Magnetfeld von 1T Stärke bereitstellt. Der Rückstoß-Detektor verbessert, zum einen durch das direkte Messen des Impulses und der Pfadrichtung des zurückgestoßenen Teilchens und zum anderen durch Ausschluss des nichtexklusiven Hintergrundes, die Selektion derexklusiven Ereignisse. Der Detektor war hierbei ein ausgezeichnetes neues Werkzeug, um Energiemessungenund Positionsmessungen für geladene Teilchen in einem Impulsbereich von 0.1 GeV/c bis 1.4 GeV/c zu kombinieren.Der Rückstoßdetektor war bis zur Einstellung des Hera-Betriebes im Juli 2007 voll funktionsfähigund nahm kontinuierlich Daten.In dieser Arbeit berichten wir über die Performance des Rückstoßdetektors und im Speziellen über die desDetektors aus szintillierenden Fasern, der an der Justus-Liebig-Universität Gießen gebaut wurde. Diese Arbeitbehandelt unter anderem die interne Ausrichtung, das mapping, den Lichtleitertest, die Datenqualitätsanalyseund das online Überwachungssystem. Die Effizienz des szintillierenden Faser Detektor wird in dieser Arbeitbestimmt. Eine erste Analyse der exklusiven Rho0 aus den letzten Daten (07c2) wurde durchgeführt und dieverbesserte Auswahl der exklusiven Ereignisse mit dem Rückstoßdetektor wurde demonstriert