Search

Im Rahmen der vorliegenden Arbeit wurden am Schwerionensynchrotron (SIS) der Gesellschaft für Schwerionenforschung/Darmstadt (GSI) Untersuchungen zur Produktion geladener K-Mesonen in Kohlenstoff induzierten Schwerionenreaktionen durchgeführt. Im Energiebereich von 1 bis 2 AGeV wurden dazu spektrale Verteilungen von Pionen, Kaonen und Antikaonen aus Kernreaktionen der Stoßsysteme C + C und C + Au unter verschiedenen Laborwinkelbereichen mit dem Kaon-Spektrometer (KaoS) aufgenommen. Da es sich um Kaonproduktion unterhalb der Nukleon-Nukleon-Schwelle handelt, spielen Eigenschaften der Kernmaterie eine Rolle, die Gegenstand dieser Arbeit sind. Sowohl für Kaonen als auch für Antikaonen wurde eine polare Anisotropie der Winkelverteilung festgestellt. Die unter verschiedenen Laborwinkelbereichen aufgenommenen K+- -Spektren decken im Schwerpunktsystem einen Winkelbereich von 60 Grad < Theta CM < 150 Grad ab und lassen sich gut durch eine Winkelverteilung der Form sigma inv alpha (1 + a2 cos exp 2 Theta CM) beschreiben. Im Rahmen der Meßgenauigkeit konnte keine Abhängigkeit der polaren Anisotropie von der kinetischen Energie der Kaonen und Antikaonen festgestellt werden. Es lässt sich jedoch zeigen, dass es von der Einschussenergie abhängig eine Winkeleinstellung gibt, bei der der totale Wirkungsquerschnitt vom Anisotropieparameter a2 unabhängig bestimmt werden kann, wenn die oben angegebene Parametrisierung der wahren Winkelverteilung genügt. Die Anregungsfunktion sigma K+- (E Beam) für Antikaonen ist steiler als die für Kaonen, jedoch lassen sich beide Produktionswirkungsquerschnitte als Funktion der Differenz aus der pro Nukleon normierten Gesamtenergie und der Energie an der NN-Schwelle durch sigma K alpha (mK + sqrt s - sqrt s th) beschreiben. Es konnte gezeigt werden, dass sich dieses identische Verhalten der derart auf die Excess-Energie korrigierten Kaon- und Antikaonproduktion jedoch nicht nur in den totalen Wirkungsquerschnitten, sondern auch in der Form der spektralen Verteilungen widerspiegelt. Ebenso scheinen die pro Partizipant normierten K+- -Multiplizitäten bei gleicher Excess-Energie gleichermaßen stark von der Größe des Stoßsystems abzuhängen. Das etwa um einen Faktor 10 erhöhte K-/K+-Verhältnis im Vergleich zur K+- -Produktion in Proton-Proton-Stößen konnte nicht durch triviale Mediumeffekte wie Absorption oder sequentielle Mehrfachstöße erklärt werden. Dies kann als Hinweis auf eine eventuelle Modifikation der effektiven K+- -Massen in dichter Materie verstanden werden, wie sie die theoretische Hadronenphysik auf der Basis von QCD und chiraler Störungstheorie vorhersagt. Das benutzte relativistische RBUU-Modell kann die gemessenen Kaon- und Antikaonverteilungen nur unter der Annahme solcher Massenmodifikationen erklären. Die K- -Massenmodifikation hat interessante Konsequenzen für die Astrophysik und stellt somit eine Verbindung zu einem weiteren faszinierenden Teilgebiet der modernen Physik dar. Aufgrund der K- -Massenmodifikation erwarten G. E. Brown und H. A. Bethe ein Kaonkondensat in Neutronensternen ab einer Dichte von rho ~ 3 rho 0. Dies limitiert die Masse von Neutronensternen auf etwa 1.5 M ?. Für Supernovaüberreste von mehr als 1.5 M ?. erwarten sie die Bildung von schwarzen Löchern. Für das asymmetrische Stoßsystem 12C + 197 Au kann das Schwerpunktsystem nur berechnet werden, wenn z. B. mit dem geometrischen Modell mittlere Projektil- und Targetpartizipantenanzahlen (< A Projectile part >= 6 bzw. < A Target part >= 16 ) angenommen werden. Die damit ermittelten Wirkungsquerschnitte deuten auf eine stärkere polare Anisotropie als für das 12C + 12C-System hin. Wird aus der in symmetrischen Stößen gemessenen Abhängigkeit der K+- -Produktion von der Systemgröße die Anzahl der Partizipanten im 12C + 197Au-System ermittelt, so stimmt diese für K+ mit den Vorhersagen des geometrischen Modells in etwa überein, für K- werden hingegen nur halbsoviel Partizipanten ermittelt. Dies deutet auf eine starke K- -Absorption in der Targetspektatormaterie hin. Abschließend sei noch angemerk, dass die KaoS-Kollaboration bereits weitere Messungen zur K+- -Produktion in den Stoßsystemen Ni+Ni und Au+Au sowie in asymmetrische, protoninduzierten p + A Reaktionen durchgefüuhrt hat. Nach dem innerhalb der nächsten zwei Jahre zu erwartenden Abschluss der Analyse dieser Daten liegt somit eine systematische Studie der K+- -Produktion unterhalb der NN-Schwelle vor, die einen maßgeblichen Beitrag zum Studium der Eigenschaften von Hadronen in dichter Kernmaterie und zum Verhalten von Kernmaterie unter extremen Bedingungen liefern wird.