Proefschrift Universiteit van Amsterdam. / Met lit. opg. - Met samenvatting in het Nederlands.

Proefschrift Universiteit van Amsterdam. / Auteursnaam op omslag: Jan van der Heide. Met lit. opg. - Met samenvatting in het Nederlands.

The modifications of hadronic properties caused by an ambient nuclear medium are investigated within the scope of QCD sum rules. This is exemplified for the cases of the omega meson, the nucleon and the D meson. By virtue of the sum rules, integrated spectral densities of these hadrons are linked to properties of the QCD ground state, quantified in condensates. For the cases of the omega meson and the nucleon it is discussed how the sum rules allow a restriction of the parameter range of poorly known four-quark condensates by a comparison of experimental and theoretical knowledge. The catalog of independent four-quark condensates is covered and relations among these condensates are revealed. The behavior of four-quark condensates under the chiral symmetry group and the relation to order parameters of spontaneous chiral symmetry breaking are outlined. In this respect, also the QCD condensates appearing in differences of sum rules of chiral partners are investigated. Finally, the effects of an ambient nuclear medium on the D meson are discussed and relevant condensates are identified. / Die Veränderungen von Hadroneneigenschaften durch ein umgebendes nukleares Medium (Kernmaterie) werden mit der Methode der QCD-Summenregeln untersucht. Dies wird am Beispiel des omega-Mesons, des Nukleons und des D-Mesons vorgeführt. Durch die Summenregeln werden integrierte Spektraldichten dieser Hadronen in Beziehung zu Eigenschaften des QCD-Grundzustandes, quantifiziert in Kondensaten, gesetzt. Diskutiert wird am Beispiel des omega-Mesons und des Nukleons, wie diese Summenregeln eine Einschränkung des Parameterbereiches von wenig bekannten Vierquark-Kondensaten durch Vergleich von experimentellen und theoretischen Erkenntnissen erlauben. Ein Katalog unabhängiger Vierquark-Kondensate wird aufgestellt und Relationen zwischen diesen Kondensaten werden deutlich gemacht. Das Verhalten der Vierquark-Kondensate unter der chiralen Symmetriegruppe und der Zusammenhang mit Ordnungsparametern spontaner chiraler Symmetriebrechung werden behandelt. In dieser Hinsicht werden auch die in Differenzen der Summenregeln chiraler Partner eingehenden QCD-Kondensate untersucht. Schließlich werden die Effekte endlicher Kerndichten beim D-Meson diskutiert und relevante Kondensate identifiziert.

In this thesis methods of calibration of the electromagnetic calorimeter of the BABAR experiment will be introduced. Additionally a method was developed to take into account the different energy losses between the edges and centres of the crystals. An improvement of the energy resolution of photons was achieved by 15%, depending on the energy. For Y(4S) and continuum events a momentum spectrum of inclusively produced neutral pions (Y(4S) -> pi0 X and e+e- -> q anti-q -> pi0 X, respectively) was determined. For continuum events also a momentum depending angle distribution was determined. From these distributions the average number of produced pi0 per event was calculated. The results for B decays and continuum events are n(B) =2,268+-0,008+-0,115 and n(Continuum)=3,388+-0,005+-0,172, respectively. These values were compared with Monte Carlo simulations and with other analyses. / In dieser Arbeit werden die Kalibrierungsmethoden des elektromagnetischen Kalorimeters des BABAR-Experiments vorgestellt. Entwickelt wurde dabei eine Methode, die die unterschiedlichen Energieverluste zwischen Kristallrändern und Kristallmitten berücksichtigt. Es wurde dabei eine Verbesserung der Energieauflösung von Photonen, abhängig von der Energie, von bis zu 15% erreicht. Für Y(4S)- und Kontinuumsereignisse wurden die Impulsspektren und für letztere die impulsabhängigen Richtungsverteilungen inklusiv produzierter neutraler Pionen (Y(4S) -> pi0 X bzw. e+e- -> q anti-q -> pi0 X) bestimmt. Aus diesen Verteilungen wurde die mittleren Anzahl erzeugter pi0 pro Ereignis ermittelt. Für B-Zerfälle bzw. Kontinuumsereignisse ergaben sich n(B) =2,268+-0,008+-0,115 bzw. n(Kontinuum)=3,388+-0,005+-0,172. Diese Werte wurden mit Monte-Carlo-Simulationen und mit anderen Analysen verglichen.

In relativistischen Schwerionenkollisionen spielen seltsame Teilchen bei der Untersuchung heißer und dichter Materie eine wichtige Rolle. Dazu wird die Produktion von Hadronen mit Strangeness-Inhalt mit Hilfe eines Transportmodells vom Boltzmann-Ühling-Uhlenbeck (BUU)-Typ numerisch behandelt. Aktuelle Messungen der HADES-Kollaboration bezüglich K+- - und phi-Spektren bilden dabei den entsprechenden experimentellen Rahmen. Darüber hinaus wird das doppelt-seltsame Hyperon Xi- unterhalb der freien NN-Produktionsschwelle analysiert. Hadronische Multiplizitäten, Transversalimpuls- und Rapiditätsspektren werden mit neuen experimentellen Ergebnissen verglichen. Weiterhin werden Massenverschiebungen im Medium, die nukleare Zustandsgleichung sowie das mittlere Feld der Nukleonen berücksichtigt. Neben der Untersuchung von Kern-Kern-Stößen bietet sich in Proton-Kern-Kollisionen ein Vergleich mit jüngsten ANKE-Daten im Hinblick auf die phi-Ausbeute an. Mit Hilfe des BUU-Transportcodes wurden Tranzparenzverhältnisse ermittelt und die Absorption von phi-Mesonen untersucht. Dabei sind sekundäre phi-Produktionskanäle, Isospin-Asymmetrie und Detektorakzeptanzen von Bedeutung und werden systematisch für verschiedene Systemgrößen analysiert. Die impulsintegrierten Boltzmann-Gleichungen dienen im Rahmen einer kinetischen Nichtgleichgewichtsdynamik der Beschreibung hochkomprimierter nuklearer Materie auf hadronischem Niveau, wie sie sowohl beim Urknall als auch bei ultra-relativistischen Schwerionenkollisionen auftritt. Diese Theorie wird am Beispiel von Antiprotonen untersucht und unter Berücksichtigung verschiedener Expansionsmodelle numerisch ausgewertet. Dabei wird die Evolution der Proton- und Antiprotondichten bis zum Ausfrieren für SPS- und RHIC-Energien mittels eines hadro-chemischen Resonanzgasmodells als möglicher Lösungsansatz des "Antiproton-Puzzles" analysiert. Diskutiert wird darüber hinaus das Verhalten baryonischer Materie und Antimaterie im frühen Universum und der adiabatische Pfad kosmischer Materie im QCD-Phasendiagramm. / Strange particles play an important role as probes of relativistic heavy-ion collisions where hot and dense matter is studied. The focus of this thesis is on the production of strange particles within a transport model of Boltzmann-Ühling-Uhlenbeck (BUU) type. Current data of the HADES Collaboration concerning K+- and phi spectra provide the appropriate experimental framework. Moreover, the double-strange hyperon Xi- is analyzed below the free NN production threshold. Hadron multiplicities, transverse-momentum and rapidity spectra are compared with recent experimental data. Further important issues are in-medium mass shifts, the nuclear equation of state as well as the mean field of nucleons. Besides the study of AA collisions a comparison with recent ANKE data regarding the phi yield in pA collisions is done. Transparency ratios are determined and primarily investigated for absorption of phi mesons by means of the BUU transport code. Thereby, secondary phi production channels, isospin asymmetry and detector acceptance are important issues. A systematic analysis is presented for different system sizes. The momentum integrated Boltzmann equations describe dense nuclear matter on a hadronic level appearing in the Big Bang as well as in little bangs, in the context of kinetic off-equilibrium dynamics. This theory is applied to antiprotons and numerically calculated under consideration of various expansion models. Here, the evolution of proton- and antiproton densities till freeze-out is analyzed for ultra-relativistic heavy-ion collisions within a hadrochemic resonance gas model acting as a possible ansatz for solving the "antiproton puzzle". Furthermore, baryonic matter and antimatter is investigated in the early universe and the adiabatic path of cosmic matter is sketched in the QCD phase diagram.

In relativistischen Schwerionenkollisionen spielen seltsame Teilchen bei der Untersuchung heißer und dichter Materie eine wichtige Rolle. Dazu wird die Produktion von Hadronen mit Strangeness-Inhalt mit Hilfe eines Transportmodells vom Boltzmann-Ühling-Uhlenbeck (BUU)-Typ numerisch behandelt. Aktuelle Messungen der HADES-Kollaboration bezüglich K+- - und phi-Spektren bilden dabei den entsprechenden experimentellen Rahmen. Darüber hinaus wird das doppelt-seltsame Hyperon Xi- unterhalb der freien NN-Produktionsschwelle analysiert. Hadronische Multiplizitäten, Transversalimpuls- und Rapiditätsspektren werden mit neuen experimentellen Ergebnissen verglichen. Weiterhin werden Massenverschiebungen im Medium, die nukleare Zustandsgleichung sowie das mittlere Feld der Nukleonen berücksichtigt. Neben der Untersuchung von Kern-Kern-Stößen bietet sich in Proton-Kern-Kollisionen ein Vergleich mit jüngsten ANKE-Daten im Hinblick auf die phi-Ausbeute an. Mit Hilfe des BUU-Transportcodes wurden Tranzparenzverhältnisse ermittelt und die Absorption von phi-Mesonen untersucht. Dabei sind sekundäre phi-Produktionskanäle, Isospin-Asymmetrie und Detektorakzeptanzen von Bedeutung und werden systematisch für verschiedene Systemgrößen analysiert. Die impulsintegrierten Boltzmann-Gleichungen dienen im Rahmen einer kinetischen Nichtgleichgewichtsdynamik der Beschreibung hochkomprimierter nuklearer Materie auf hadronischem Niveau, wie sie sowohl beim Urknall als auch bei ultra-relativistischen Schwerionenkollisionen auftritt. Diese Theorie wird am Beispiel von Antiprotonen untersucht und unter Berücksichtigung verschiedener Expansionsmodelle numerisch ausgewertet. Dabei wird die Evolution der Proton- und Antiprotondichten bis zum Ausfrieren für SPS- und RHIC-Energien mittels eines hadro-chemischen Resonanzgasmodells als möglicher Lösungsansatz des "Antiproton-Puzzles" analysiert. Diskutiert wird darüber hinaus das Verhalten baryonischer Materie und Antimaterie im frühen Universum und der adiabatische Pfad kosmischer Materie im QCD-Phasendiagramm. / Strange particles play an important role as probes of relativistic heavy-ion collisions where hot and dense matter is studied. The focus of this thesis is on the production of strange particles within a transport model of Boltzmann-Ühling-Uhlenbeck (BUU) type. Current data of the HADES Collaboration concerning K+- and phi spectra provide the appropriate experimental framework. Moreover, the double-strange hyperon Xi- is analyzed below the free NN production threshold. Hadron multiplicities, transverse-momentum and rapidity spectra are compared with recent experimental data. Further important issues are in-medium mass shifts, the nuclear equation of state as well as the mean field of nucleons. Besides the study of AA collisions a comparison with recent ANKE data regarding the phi yield in pA collisions is done. Transparency ratios are determined and primarily investigated for absorption of phi mesons by means of the BUU transport code. Thereby, secondary phi production channels, isospin asymmetry and detector acceptance are important issues. A systematic analysis is presented for different system sizes. The momentum integrated Boltzmann equations describe dense nuclear matter on a hadronic level appearing in the Big Bang as well as in little bangs, in the context of kinetic off-equilibrium dynamics. This theory is applied to antiprotons and numerically calculated under consideration of various expansion models. Here, the evolution of proton- and antiproton densities till freeze-out is analyzed for ultra-relativistic heavy-ion collisions within a hadrochemic resonance gas model acting as a possible ansatz for solving the "antiproton puzzle". Furthermore, baryonic matter and antimatter is investigated in the early universe and the adiabatic path of cosmic matter is sketched in the QCD phase diagram.

The modifications of hadronic properties caused by an ambient nuclear medium are investigated within the scope of QCD sum rules. This is exemplified for the cases of the omega meson, the nucleon and the D meson. By virtue of the sum rules, integrated spectral densities of these hadrons are linked to properties of the QCD ground state, quantified in condensates. For the cases of the omega meson and the nucleon it is discussed how the sum rules allow a restriction of the parameter range of poorly known four-quark condensates by a comparison of experimental and theoretical knowledge. The catalog of independent four-quark condensates is covered and relations among these condensates are revealed. The behavior of four-quark condensates under the chiral symmetry group and the relation to order parameters of spontaneous chiral symmetry breaking are outlined. In this respect, also the QCD condensates appearing in differences of sum rules of chiral partners are investigated. Finally, the effects of an ambient nuclear medium on the D meson are discussed and relevant condensates are identified. / Die Veränderungen von Hadroneneigenschaften durch ein umgebendes nukleares Medium (Kernmaterie) werden mit der Methode der QCD-Summenregeln untersucht. Dies wird am Beispiel des omega-Mesons, des Nukleons und des D-Mesons vorgeführt. Durch die Summenregeln werden integrierte Spektraldichten dieser Hadronen in Beziehung zu Eigenschaften des QCD-Grundzustandes, quantifiziert in Kondensaten, gesetzt. Diskutiert wird am Beispiel des omega-Mesons und des Nukleons, wie diese Summenregeln eine Einschränkung des Parameterbereiches von wenig bekannten Vierquark-Kondensaten durch Vergleich von experimentellen und theoretischen Erkenntnissen erlauben. Ein Katalog unabhängiger Vierquark-Kondensate wird aufgestellt und Relationen zwischen diesen Kondensaten werden deutlich gemacht. Das Verhalten der Vierquark-Kondensate unter der chiralen Symmetriegruppe und der Zusammenhang mit Ordnungsparametern spontaner chiraler Symmetriebrechung werden behandelt. In dieser Hinsicht werden auch die in Differenzen der Summenregeln chiraler Partner eingehenden QCD-Kondensate untersucht. Schließlich werden die Effekte endlicher Kerndichten beim D-Meson diskutiert und relevante Kondensate identifiziert.

In this thesis methods of calibration of the electromagnetic calorimeter of the BABAR experiment will be introduced. Additionally a method was developed to take into account the different energy losses between the edges and centres of the crystals. An improvement of the energy resolution of photons was achieved by 15%, depending on the energy. For Y(4S) and continuum events a momentum spectrum of inclusively produced neutral pions (Y(4S) -> pi0 X and e+e- -> q anti-q -> pi0 X, respectively) was determined. For continuum events also a momentum depending angle distribution was determined. From these distributions the average number of produced pi0 per event was calculated. The results for B decays and continuum events are n(B) =2,268+-0,008+-0,115 and n(Continuum)=3,388+-0,005+-0,172, respectively. These values were compared with Monte Carlo simulations and with other analyses. / In dieser Arbeit werden die Kalibrierungsmethoden des elektromagnetischen Kalorimeters des BABAR-Experiments vorgestellt. Entwickelt wurde dabei eine Methode, die die unterschiedlichen Energieverluste zwischen Kristallrändern und Kristallmitten berücksichtigt. Es wurde dabei eine Verbesserung der Energieauflösung von Photonen, abhängig von der Energie, von bis zu 15% erreicht. Für Y(4S)- und Kontinuumsereignisse wurden die Impulsspektren und für letztere die impulsabhängigen Richtungsverteilungen inklusiv produzierter neutraler Pionen (Y(4S) -> pi0 X bzw. e+e- -> q anti-q -> pi0 X) bestimmt. Aus diesen Verteilungen wurde die mittleren Anzahl erzeugter pi0 pro Ereignis ermittelt. Für B-Zerfälle bzw. Kontinuumsereignisse ergaben sich n(B) =2,268+-0,008+-0,115 bzw. n(Kontinuum)=3,388+-0,005+-0,172. Diese Werte wurden mit Monte-Carlo-Simulationen und mit anderen Analysen verglichen.