Strahlungsbegleitete Pion-Photoproduktion am Proton

Im Jahre 1997 wurden von Tatischeff et al. bei der Reaktion p p -> X p pi+ resonanzartige Zustände im Spektrum der invarianten Masse des fehlenden Nukleons X bei M = 1004, 1044 und 1094 MeV gefunden. In einem zweiten Experiment von Filkov et al. beobachtete man bei der Reaktion p d -> p p X Resonanzstrukturen bei M = 966, 986 und 1003 MeV. Solche exotischen Resonanzen widersprechen etablierten Nukleonenmodellen, die die Delta(1232)-Resonanz als ersten Anregungszustand beschreiben. Zur Deutung der beobachteten Strukturen wurden Quarkcluster-Modelle mit und ohne Farb-Magnet-Wechselwirkungen entwickelt. Lvov et al. zweifelten die experimentellen Ergebnisse an, da keine Strukturen in den Daten zur reellen Comptonstreuung gefunden wurden. Als Gegenargument wurde von Kobushkin vorgeschlagen, dass diese Resonanzen eine total-antisymmetrische Spin-Flavour-Wellenfunktion haben und nur der N-2Gamma-Zerfall erlaubt wäre. In dieser Arbeit wurde die Reaktion g p -> X pi+ -> n g g pi+ zur Suche nach diesen exotischen Resonanzen verwendet. Die Daten wurden parallel zur Messung der Pion-Polarisierbarkeiten am Mainzer Beschleuniger MAMI genommen. Durch Bremsstrahlung der Elektronen an einer Radiatorfolie wurden reelle Photonen erzeugt, deren Energie von der A2-Photonenmarkierungsanlage (Glasgow-Tagger) bestimmt wurde. Als Protontarget wurde ein 10 cm langes Flüssigwasserstoff-Target verwendet. Geladene Reaktionsprodukte wurden unter Vorwärtswinkeln Theta < 20 Grad bezüglich der Strahlachse in einer Vieldraht-Proportionalkammer nachgewiesen, während Photonen im Spektrometer TAPS mit 526 BaF2-Kristallen unter Polarwinkeln Theta > 60 Grad detektiert wurden. Zum Nachweis von Neutronen stand ein Flugzeitdetektor mit insgesamt 111 Einzelmodulen zur Verfügung. Zum Test der Analysesoftware und des experimentellen Aufbaus wurden zusätzlich die Reaktionskanäle g p -> p pi0 und g p -> n pi0 pi+ ausgewertet. Für die Ein-Pion-Produktion wurden differentielle Wirkungsquerschnitte unter Rückwärtswinkeln bestimmt und mit theoretischen Modellen und experimentellen Werten verglichen. Für den Kanal g p -> n pi0 pi+ wurden Spektren invarianter Massen für verschiedene Teilchenkombinationen ermittelt und mit einer Simulation verglichen. Die Daten legen nahe, dass die Reaktion hauptsächlich über eine Anregung der Delta0(1232)-Resonanz verläuft. Bei der Suche nach exotischen Resonanzen wurden keine statistisch signifikanten Strukturen gefunden. Es wurden Obergrenzen für den differentiellen Wirkungsquerschnitt ermittelt.In the year 1997, Tatischeff et al. found resonance-like states in the invariant mass spectrum of the missing particle X at M = 1004, 1044 and 1094 MeV, utilizing the reaction p p -> X p pi+. Investigating the reaction p d -> p p X, resonance structures have been observed at M = 966, 986 and 1003 MeV in a further experiment by Filkov et al. Such kinds of exotic states contradict various nucleon models which describe the Delta(1232) resonance as the first excited state. Instead, quark cluster models with and without color-magnetic interactions have been formulated to explain these resonance structures. Lvov et al. argued that no such structure had been reported in real Compton scattering data. As a counter argument, Kobushkin suggested that these resonances have a total anti-symmetric spin-flavour wave function and therefore only the N-2gamma decay channel is allowed. In this work, the reaction g p -> X pi+ -> n g g pi+ is utilized for the search of these exotic resonances. Data were taken in parallel with the pion polarisibility experiment at the MAMI accelerator facility in Mainz. Real photons are created by the bremsstrahlung process of the electrons in a thin radiator foil. Their energy is determined by the A2 photon tagging facility (Glasgow tagger). A 10 cm long liquid hydrogen target was used as a proton target. Charged reaction products are detected in a multi wire proportional chamber in forward direction, at theta < 20 degrees with respect to the beam axis, while secondary photons are detected in the 526 BaF2 crystals containing TAPS spectrometer at polar angles of theta > 60 degrees. For neutron detection, a time of flight detector with 111 single modules was used. Additionally, the reaction channels g p -> p pi0 and g p -> n pi0 pi+ are analysed to test the apparatuses. For single pion production, differential cross sections are obtained and compared with theoretical models as well as experimental data. For the g p -> n pi 0 pi+ channel, invariant mass spectra of particles in the final state are determined and compared with simulation. The data indicate that the main branch of this reaction is a transition via the Delta0(1232) resonance. As a result of searching for exotic resonances, no statistically significant structures have been found. Upper limits for the differential cross sections have been determined