First measurement of massive virtual photon emission from N* baryon resonances
R. Abou Yassine
(1)
,
J. Adamczewski-Musch
,
O. Arnold
,
E.T. Atomssa
(1)
,
M. Becker
,
C. Behnke
,
J.C. Berger-Chen
,
A. Blanco
,
C. Blume
,
M. Böhmer
,
L. Chlad
,
P. Chudoba
,
I. Ciepal
,
C. Deveaux
,
D. Dittert
,
J. Dreyer
,
E. Epple
,
L. Fabbietti
,
P. Fonte
,
C. Franco
,
J. Friese
,
I. Fröhlich
,
J. Förtsch
,
T. Galatyuk
,
J.A. Garzon
,
R. Gernhäuser
,
R. Greifenhagen
,
M. Grunwald
,
M. Gumberidze
,
S. Harabasz
,
T. Heinz
,
T. Hennino
(1)
,
C. Höhne
,
F. Hojeij
(1)
,
R. Holzmann
,
M. Idzik
,
B. Kämpfer
,
K-H. Kampert
,
B. Kardan
,
V. Kedych
,
I. Koenig
,
W. Koenig
,
M. Kohls
,
B.W. Kolb
,
G. Korcyl
(1)
,
G. Kornakov
,
F. Kornas
,
R. Kotte
,
W. Krueger
,
A. Kugler
,
T. Kunz
,
R. Lalik
,
K. Lapidus
,
S. Linev
,
L. Lopes
,
M. Lorenz
,
T. Mahmoud
,
L. Maier
,
A. Malige
,
J. Markert
,
S. Maurus
,
V. Metag
,
J. Michel
,
D.M. Mihaylov
,
V. Mikhaylov
,
A. Molenda
,
C. Müntz
,
R. Münzer
,
L. Naumann
,
K. Nowakowski
,
J.-H. Otto
,
Y. Parpottas
,
M. Parschau
,
C. Pauly
,
V. Pechenov
,
O. Pechenova
,
J. Pietraszko
,
T. Povar
,
A. Prozorov
,
W. Przygoda
,
K. Pysz
,
B. Ramstein
(1)
,
N. Rathod
,
P. Rodriguez-Ramos
,
A. Rost
,
P. Salabura
,
T. Scheib
,
N. Schild
,
K. Schmidt-Sommerfeld
,
H. Schuldes
,
E. Schwab
,
F. Scozzi
(1)
,
F. Seck
,
P. Sellheim
,
J. Siebenson
,
L. Silva
,
U. Singh
,
J. Smyrski
,
S. Spataro
,
S. Spies
,
M.S. Stefaniak
,
H. Ströbele
,
J. Stroth
,
P. Strzempek
,
C. Sturm
,
K. Sumara
,
O. Svoboda
,
M. Szala
,
P. Tlusty
,
M. Traxler
,
H. Tsertos
,
O. Vazquez-Doce
,
V. Wagner
,
A.A. Weber
,
C. Wendisch
,
M.G. Wiebusch
,
J. Wirth
,
H.P. Zbroszczyk
,
E. Zherebtsova
,
P. Zumbruch
,
M. Zetenyi
J. Adamczewski-Musch
- Fonction : Auteur
O. Arnold
- Fonction : Auteur
M. Becker
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- PersonId : 1006829
- ORCID : 0000-0002-6732-5411
C. Behnke
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J.C. Berger-Chen
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M. Böhmer
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L. Chlad
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I. Ciepal
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C. Deveaux
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D. Dittert
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T. Galatyuk
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J.A. Garzon
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M. Kohls
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B.W. Kolb
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G. Kornakov
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F. Kornas
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R. Kotte
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W. Krueger
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K. Lapidus
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S. Linev
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L. Lopes
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M. Lorenz
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T. Mahmoud
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H.P. Zbroszczyk
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E. Zherebtsova
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P. Zumbruch
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M. Zetenyi
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Résumé
First information on the timelike electromagnetic structure of baryons in the second resonance region has been obtained from measurements of invariant mass and angular distributions in the quasi-free reaction $\pi^- p \to nee$ at $\sqrt{s_{\pi^- p}}$ = 1.49 GeV with the High Acceptance Di-Electron Spectrometer (HADES) detector at GSI using the pion beam impinging on a CH$_2$ target. We find a total cross section $\sigma (\pi^- p \to nee) = 2.97 \pm 0.07^{data} \pm 0.21^{acc} \pm 0.31^{\rm{Z}_{\rm{eff}}} \mu$b. Combined with the Partial Wave Analysis of the concurrently measured two-pion channel, these data sets provide a crucial test of Vector Meson Dominance (VMD) inspired models. The commonly used "strict VMD" approach strongly overestimates the $e^+e^-$ yield. Instead, approaches based on a VMD amplitude vanishing at small $e^+e^-$ invariant masses supplemented coherently by a direct photon amplitude provide a better agreement. A good description of the data is also obtained using a calculation of electromagnetic timelike baryon transition form factors in a covariant spectator-quark model, demonstrating the dominance of meson cloud effects. The angular distributions of $e^+e^-$ pairs demonstrate the contributions of virtual photons with longitudinal polarization, in contrast to real photons. The virtual photon angular dependence supports the dominance of J=3/2, I=1/2 contributions observed in both the $\gamma^{\star} n$ and the $\pi \pi n$ channels.
Mots clés
photon: virtual
pi: beam
photon: direct production
photon: emission
polarization: longitudinal
meson: cloud
form factor: transition
electromagnetic
angular distribution
baryon
partial wave analysis
meson dominance
baryon resonance
covariance
HADES
two-pion
vector meson
total cross section
angular dependence
pi- p --> n positron electron