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DEPARTAMENTO DE FÍSICA ATÓMICA, MOLECULAR Y NUCLEAR PRODUCCIÓ DE PARTÍCULES A LA FACTORIA DE PIONS DEL GSI DE DARMSTADT MIGUEL ARDID RAMÍREZ

UNIVERSITAT DE VALENCIA Servei de Publicacions

2002

Aquesta Tesi Doctoral va ser presentada a Valencia el día 17 de desembre de 2002 davant un tribunal format per:

- Dr. D. Helmut Bokemeyer - Dr. D. José Lorenzo Ferrero Calabuig - Dr. D. Juan A. Garzón Heyot - Dr. D. Reinhard Simon - Dr. D. Manuel José Vicente Vacas

Va ser dirigida per: Prof. Dr. D. José Díaz Medina ©Copyright: Servei de Publicacions Miguel Ardid Ramírez Depòsit legal: I.S.B.N.:84-370-5707-8

Edita: Universitat de València Servei de Publicacions C/ Artes Gráficas, 13 bajo 46010 València Spain Telèfon: 963864115

Contents

Int roducció 1

Introduction 9

1 Theory and motivation 17 1.1 Particle production in nuclear collisions . . . . . . . . . . . . . 17

1.1.1 Production of pions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 1.1.2 Pion spectra . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 1.1.3 Production of pions in forward direction . . . . . . . . . 24 1.1.4 Theoretical models for the pion production . . . . . . . 26 1.1.5 The problem of thick targets . . . . . . . . . . . . . . . 28

1.2 Motivation of the pion beam facility . . . . . . . . . . . . . . . 29 1.2.1 Elementary Structure of Hadrons . . . . . . . . . . . . . 30 1.2.2 Hadron Properties in the Nuclear Medium . . . . . . . . 32 1.2.3 Hyper-nuclei . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34 1.2.4 Test of detectors . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35

1.1.6 The high energetic electron (and positron) production . 28

2 Setup of the pion beam-line 37 2.1 The GSI accelerator complex . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37 2.2 The pion beam facility . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37 2.3 Production targets . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38 2.4 Beam-line optics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40

2.4.1 HADES beam-line optics . . . . . . . . . . . . . . . . . 41 2.4.2 C beam-line optics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42

2.5 The beam-line detectors . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43 2.5.1 Detectors in the HADES beam-line . . . . . . . . . . . . 43 2.5.2 Detectors in the C beam-line . . . . . . . . . . . . . . . 50

1