Rozprawa doktorska zawiera opis badań dyfrakcyjnej centralnej produkcji ekskluzywnej (CEP) opracowanych na podstawie danych ze zderzeń proton-proton z jednoczesnym pomiarem protonów rozproszonych "do przodu". Proces zmierzono w ramach eksperymentu STAR na zderzaczu RHIC oraz eksperymentu ATLAS na zderzaczu LHC przy najwyższych do tej pory energiach zderzeń proton-proton w układzie środka masy równych odpowiednio 200 GeV i 13 TeV. Zasadniczym wynikiem przeprowadzonych analiz fizycznych są przekroje czynne na proces dyfrakcyjnej CEP układów zidentyfikowanych naładowanych hadronów. Przekroje czynne zostały porównane z dostępnymi modelami nierezonansowej CEP, spośród których żaden nie opisuje poprawnie otrzymanych punktów pomiarowych w każdym z badanych kanałów reakcji. W spektrum masy niezmienniczej ekskluzywnie produkowanych par przeciwnie naładowanych pionów zidentyfikowano mezony skalarne f0(980) i f0(1500), mezon tensorowy f2(1270) oraz rezonans o masie około 2.3 GeV. W przypadku centralnie produkowanych układów czterech naładowanych pionów zidentyfikowano osiowo-wektorowy mezon f1(1285). Zaobserwowano silną zależność nachylenia podwójnie- różniczkowego przekroju czynnego w funkcji kwadratów przekazu czteropędu w wierzchołkach protonowych od masy niezmienniczej pary przeciwnie naładowanych pionów, jak również od kąta azymutalnego pomiędzy rozproszonymi protonami wiązki.
Measurement of the diffractive central exclusive production in the STAR
experiment at RHIC and the ATLAS experiment at LHC
The study of diffractive central exclusive production (CEP) in proton- proton collisions with the measurement of the forward-scattered protons is presented. The process is measured in the STAR experiment at RHIC and the ATLAS experiment at the LHC, at the centre-of-mass energies of 200 GeV and 13 TeV, respectively. It is the first time when CEP is measured at such high centre-of-mass system energies with the detection of forward- scattered beam particles. The primary results of the physics analyses are the cross sections for the diffractive CEP of identified charged hadron systems. The cross sections are compared with the available models of the continuum production, of which none is able to describe the data in all studied production channels. In the invariant mass spectrum of exclusively produced charged pion pairs the scalar mesons f0(980) and f0(1500) were identified, as well as the tensor meson f2(1270) and a resonance around the mass of 2.3 GeV. In the case of centrally-produced systems of four charged pions, the axial-vector resonance f1(1285) was identified. The slope of double differential cross section as a function of squared four-momentum transfers in proton vertices was found to strongly depend on the other observables characterising the process.
