Bei der Erforschung der Kernphysik stellen Hypernuklei einzigartige Einheiten dar, die Ungewöhnliches in die nukleare Landschaft einbringen und sie erweitern, um neue strukturelle Phänomene zu enthüllen. Die Untersuchung ihrer inneren Zusammensetzung ermöglicht den Zugang zu den Hyperon-Nukleon- und Hyperon-Hyperon-Wechselwirkungen, deren direkte Untersuchung (z. B. durch elastische Streuung) aufgrund der kurzen Lebensdauer von Hyperonen schwierig ist. Ein besseres Verständnis der Baryonen-Wechselwirkungen, einschließlich der Hyperonen, verbessert die Kenntnisse über die Zustandsgleichungen der Kerne und damit auch über die innere Kernstruktur von Neutronensternen. Unter den Hyperkernen wurde das Hypertritium (^3_Λ H), insbesondere seine bisher nicht gemessene Größe, als Schlüsselsonde für das Verständnis der Nukleosynthesemechanismen in relativistischen Schwerionenkollisionen bezeichnet. Diese Arbeit konzentriert sich auf ^3_Λ H, das in relativistischen Ionen-Ionen-Kollisionen bei GSI/SIS18-Energien (bis zu 2 AGeV) erzeugt wird, um seinen Materieradius und mögliche Produktionsmechanismen zu untersuchen.

Im ersten Teil der Arbeit wird das Konzept eines neuen akzeptierten Experiments vorgestellt, das im Jahr 2025 an der R^3B-Anlage der GSI unter Verwendung von ^{12}C+^{12}C-Kollisionen bei 1,9 AGeV durchgeführt werden soll. Das Experiment zielt auf die erste Bestimmung der ^3_Λ H-Größe, welches als Halo-Hypernukleus vorhergesagt wird, durch Messungen des Wechselwirkungsquerschnitts. Um dies zu erreichen, wurde eine neue experimentelle Methode zur Extraktion des Wechselwirkungsquerschnitts von Hypernuklei mit einem Targetkern entwickelt, die empfindlich auf deren Materieradien reagiert. Der Wechselwirkungsquerschnitt kann mit einer Genauigkeit von 15% oder besser bestimmt werden, was die Extraktion des unbekannten ^3_Λ H-Materieradius und die Bewertung seines Halo- oder Nicht-Halo-Charakters ermöglicht. Darüber hinaus wurden realistische GEANT4-Simulationen durchgeführt, um den Aufbau des Experiments zu optimieren, einschließlich des Hauptdetektors und der Mini-HYDRA-time projection chamber (HYpernuclei Decay at R^3B Apparatus), und um die Durchführbarkeit des Experiments zu bewerten. Schließlich wird der Entwurf und die Validierung eines neuen Detektors, der HYDRA-plastic-wall, vorgestellt, der als Trigger für die Messung verwendet werden soll.

Der zweite Teil der Arbeit befasst sich mit den Produktionsmechanismen von ^3_Λ H in Schwerionenkollisionen an der HADES-Anlage der GSI. Hier wird die Produktion durch die Analyse bestehender Datensätze aus den Jahren 2019 und 2012 mit unterschiedlichen Kollisionsenergien untersucht, d.h. Ag+Ag bei 1,58AGeV und 1,23 AGeV, sowie Au+Au bei 1,23 AGeV. Während der erste Satz genau an der Schwelle der Strangeness-Produktion aus elementaren Nukleon-Nukleon-Kollisionen liegt (1,58 GeV), liegen die anderen darunter. Die Datenanalyse identifizierte eindeutig das ^3_Λ H-Signal aus der invarianten Masse seiner Zerfallsprodukte, π^-+{}^3 He, sowohl für die Hoch- als auch für die Niedrigenergiedatensätze: Das Signifikanzniveau für die Peaks beträgt 18,27, 5,16 und 4,00 für Ag+Ag bei 1,58 AGeV, 1,23 AGeV bzw. Au+Au bei 1,23 AGeV. Anschließend werden die zugehörigen Produktionsquerschnitte an und unterhalb der Strangeness-Produktionsschwelle extrahiert und das Verhältnis der Produktionsquerschnitte von niedriger zu hoher Energie aus dem Ag+Ag-Datensatz beträgt 0,30 ±0,08(stat.)±0,03(sys.). Diese Ergebnisse deuten auf Beiträge zusätzlicher Produktionsmechanismen für Hypernuklei hin, die durch den Vergleich der experimentellen Ergebnisse mit Vorhersagen aus Transportmodellen weiter untersucht werden müssen.