Przyprogowa produkcja par naładowanych kaonów w zderzeniach dwóch protonów

Pomiary reakcji pp → ppK+K- blisko progu kinematycznego pozwalają na badanie oddziaływali w stanie końcowym pomiędzy parami cząstek K+K-, pK+ oraz pK-. Dlatego mogą one pomóc w zrozumieniu natury mezonów f0(980) i a0(980), które według niektórych modeli teoretycznych są molekułami kaonowymi, a także struktury hiperonu A(1405), który jest prawdopodobnie stanem związanym pK-. Poniższa rozprawa opisuje pomiar całkowitego przekroju czynnego na reakcje pp → ppK+K- przy pedzie padającej wiązki protonów równym 3,316 GeV/c, który odpowiada energii nad progiem w układzie środka masy równej zaledwie 4,5 MeV. Eksperyment został przeprowadzony z wykorzystaniem układu detekcyjnego COSY-11 pracującego na wewnętrznej wiązce protonów akceleratora COSY w Centrum Badawczym Juelich w Niemczech. Całkowita świetlność, wyznaczona w oparciu o równolegle prowadzony pomiar rozpraszania elastycznego protonów, wyniosła 1,52 pb-1. Z powodu niezaobserwowania zdarzeń typu ppK+K-, wyznaczono górna granice przekroju czynnego na badaną reakcje, która na poziomie ufności 95% wynosi 0,070 nb. Granica ta leży poniżej przewidywań teoretycznych, uwzględniających oddziaływanie w stanie końcowym pomiędzy pp, pK- oraz K+K-, które dobrze opisują dane eksperymentalne przy wyższych energiach nad progiem. Fakt ten możne wskazywać na istotna role oddziaływania kulombowskiego, które nie zostało w pełni uwzględnione w opisie teoretycznym, lub na absorpcje kaonów, spowodowaną powstaniem stanu związanego K+K-.Measurements of the pp→ppK+K- reaction close to the kinematical threshold allow the studies of the K+K-, pK+ and pK- interactions in the final state. Therefore, these measurements can help to understand the nature of the f0(980) and a0(980) mesons which, according to some theoretical models, are kaonic molecules, and of the L(1405) hyperon which is considered as a pK- bound state. In the framework of the present work, measurement of the total cross section for the pp→ppK+K- reaction at incident beam momentum of 3.316 GeV/c, corresponding to the excess energy of only 4.5 MeV, was performed. The measurement was done at the internal proton beam of the COSY accelerator in Jülich Research Centre in Germany using the COSY-11 detection system. The integrated luminosity, determined using a coincidence measurement of the elastically scattered protons, was 1.52 pb-1. In the absence of ppK+K- events observed in the experiment, an upper limit at 95% level of confidence on the pp→ppK+K- total cross section of 0.070 nb has been determined. This limit lies below theoretical calculations taking into account the pp, pK- and K+K- final-state interactions and describing the experimental data available higher above the threshold. This can indicate the influence of the Coulomb interaction which was not fully included in the theoretical calculations or absorption of kaons due to formation of the K+K- bound state