Energieabhängigkeit der K0S-Produktion in zentralen Pb+Pb Reaktionen

Ultrarelativistische Schwerionenkollisionen bieten die Möglichkeit stark wechselwirkende Materie unter hohe Energiedichten zu versetzen und auf diese Weise ihre Eigenschaften zu untersuchen. Werden in den Reaktionen ausreichend große Temperaturen und Baryondichten erreicht, so erwartet man einen Phasenübergang von der hadronischen zu der partonischen Phase, dem Quark Gluon-Plasma. Das QGP ist ein Materiezustand, in dem die Quarks nicht mehr wie in der gewöhnlichen Materie in Hadronen gebunden sind, sondern als quasi-freie Teilchen neben den Gluonen vorliegen. Eines der Hauptziele der Schwerionenphysik besteht darin, solch ein theoretisch vorhergesagtes QGP experimentell zu erzeugen und den damit verbundenen Phasenübergang zu untersuchen. Die Produktion von seltsamen Teilchen stellt dabei eine grundlegende Observable dar, durch die Rückschlüsse auf den Reaktionsverlauf einer Schwerionenkollision gezogen werden können. In dieser Arbeit wurde die Produktion der neutralen Kaonen in Pb+Pb Reaktionen bei verschiedenen Energien untersucht. Die neutralen Kaonen können über die schwach zerfallenden K0S gemessen werden und stellen gemeinsam mit den geladenen Kaonen die in einer Schwerionenkollision am häufgsten erzeugten seltsamen Teilchen dar. Die Messungen der Pb+Pb Reaktionen wurden mit Hilfe des NA49 Experiments am Europäischen Zentrum für Teilchenphysik, dem CERN, durchgeführt. Bei diesem Experiment handelt es sich um ein magnetisches Spektrometer, das sich durch seine große Akzeptanz für geladene Hadronen auszeichnet und den Anforderungen hoher Teilchenmultiplizitäten, die insbesondere in zentralen Pb+Pb Reaktionen bei der maximalen SPS-Strahlenergie von 158A GeV auftreten, genügt. Im Rahmen des NA49 Energie-Scan Programmes wurden Schwerionenkollisionen neben einer Strahlenergie von 158A GeV auch bei 20A, 30A, 40A und 80A GeV gemessen. Die Vielzahl an experimentellen Daten ermöglicht ein detailliertes Studium der Energieabhängigkeit der hadronischen Endzustandsverteilung hochrelativistischer Schwerionenkollisionen. Die in der vorliegenden Arbeit untersuchten neutralen Teilchen K0S können anhand ihrer charakteristischen V0-Zerfallstopologie, welche sich bei ihrem schwachen Zerfall in ein Pi+Pi- - Paar ergibt, identifiziert werden. Durch die gemessenen Zerfallsprodukte wurde in der Analyse die invariante Masse der V0-Teilchen in differentiellen Phasenraum-Bins rekonstruiert. Mittels geeigneter QualitÄatskriterien konnte dabei der Untergrund aus zufälligen Kombinationen von primären Spuren, falschen Kombinationen mit sekundären Spuren, sowie Lambda s und Antilambda s von der K0S-Analyse weitgehend unterdrückt werden. Um auf die dadurch verursachten Verluste wahrer K0S, genauso wie auf jene Verluste, die aufgrund der geometrischen Akzeptanz des Detektors und weiterer Ineffizienzen auftreten, korrigieren zu können, wurde das Embedding herangezogen. Mit Hilfe dieses Verfahrens konnten die Korrekturfaktoren für die verschiedenen Phasenraumbereiche ermittelt und auf die jeweiligen Rohsignale angewendet werden. Der systematische Fehler der korrigierten Teilchenspektren konnte durch eine Vielzahl systematischer Studien abgeschätzt werden. Dabei wurde ein grundlegender Fehler aufgedeckt, dessen Ursprung in der GSI Methode liegt. Da die GSI Methode bereits in der Datenrekonstruktion, auf der diese Analyse beruht, Verwendung findet und in Folge dessen eine Behebung dieses Fehlers im Rahmen dieser Diplomarbeit nicht möglich war, wurde für die Ermittlung der Endergebnisse stattdessen die Birmingham Methode verwendet. Es wurden die korrigierten transversalen Massenspektren sowie die Transversalimpuls-Spektren der K0S bei Midrapidity für die drei untersuchten Strahlenergien von 30A, 40A, und 158A GeV präsentiert. Des Weiteren wurden die Rapiditätsspektren für die verschiedenen Energien gezeigt, aus denen wiederum die entsprechende totale Multiplizität ermittelt werden konnte. Deren Energieabhängigkeit sowie die des inversen Steigungsparameters T wurden diskutiert und mit den Ergebnissen der geladenen Kaonen verglichen. Die gemessenen K0S-Rapiditätsspektren und totalen Multiplizitäten lagen zwar bei allen untersuchten Energien systematisch niedriger als die entsprechend gemittelten der geladenen Kaonen, haben jedoch, genauso wie der inverse Steigungs- parameter T, eine qualitativ ähnliche Energieabhängigkeit aufgezeigt. Weiterhin wurde das K0 S-Rapiditätsspektrum für 158A GeV mit denen anderer K0S-Analysen verglichen. Dabei konnte eine ähnliche Abweichung wie im Vergleich zu den geladenen Kaonen festgestellt werden. Abschließend wurde noch die Energieabhängigkeit des Verhältnisses von Kaonen zu Pionen in dem Energiebereich von AGS bis hin zu RHIC untersucht. Dabei konnte eine ausgeprägte Struktur in der Energieabhängigkeit des /Pi-Verhältnisses beobachtet werden, welche als ein Indiz für einen Phasenübergang zu einem Quark Gluon-Plasma angesehen werden kann