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Project A
Study of light mesons in two-photon interaction

PD Dr.Fritz-Herbert Heinsius, Ruhr-Universität Bochum

The goal of this project is to study the production of light mesons in two-photon interaction at the BESIII experiment. Here specifically the f0 , f2 , a0 , a2 , π2 , η and η2 mesons can be produced. The analysis should provide data on the two-photon width of the different states. The project will concentrate on the most promising decay channels KK, KKπ and ηππ, where from previous experiments only limited experimental data on the two-photon interaction is available. Different decay channels are studied to disentangle overlapping resonances.

This Teilprojekt will help to solve old existing puzzles of the past concerning suspected glueball signals due to the quality of the data: How strongly is the f0(1710) produced in γγ collisions? Is the f0(1500) produced at all in γγ collisions? How can the puzzle of η(1295), η(1405) and η be interpreted?

The data will be analyzed together with the results of the measurements of the research group of U. Wiedner in a coupled channel analysis. To reveal the nature of the different states the different production mechanisms are compared. The search for tetraquarks in the light quark sector will be compared to the tetraquark results in the project “Hidden charm exotics at BES” (K. Peters) and should provide valuable input to the models. The project is also related to the production of the X(3872) with two-photon exchange (W. Kühn/S. Lange).

Active collaboration between the experimental research of the groups of W. Kühn, K. Peters and U. Wiedner is required for optimizing the data selection, especially for the particle identification, as well as on Monte Carlo simulation. At meetings of the people from this research group results will be discussed. Preliminary results are communicated to the BESIII collaboration and prepared for publication.

Zum tieferen Verständnis der starken Wechselwirkung muss man das Problem lösen, dass nicht alle gefundenen Resonanzen durch Mesonen entsprechend dem naiven Quark-Modell beschrieben werden können. Im Prinzip lassen sich innerhalb der Theorie der starken Wechselwirkung verschiedene gebundene Zustände, wie Hybride, Tetraquarks und Glueballs vorhersagen. Diese konnten aber bisher nicht eindeutig identifiziert werden, da sie die gleichen Quantenzahlen haben können. Daher muss man verschiedene Produktionsmechanismen untersuchen. In diesem Projekt werden Mesonen näher untersucht, die in der Photon-Photon-Annihilation am BESIII-Experiment produziert werden. Hierbei können insbesondere Zustände mit den Quantenzahlen vom Pi, Eta, a und f in einer gekoppelten Partialwellenanalyse analysiert werden. In diesem Projekt wird ihr Zerfall in seltsame Mesonen (K) und Eta-Mesonen untersucht.Diese Kanäle haben ein hohes Potenzial an neuen Resultaten. Ein Vergleich mit den Ergebnissen der anderen Projekte soll wichtige Erkenntnisse über die Natur der gebundenen Zustände und der starken Wechselwirkung bringen.