"Untersuchung von beauty quark production und Next-to-Leading Order Effekte bei HERA"

"Study of Beauty Quark Production and Next-to-Leading Order Effects at HERA "

Kurzfassung

In dieser Dissertation wird die Produktion und Entwicklung von Beauty Quarks in ep-Kollisionen bei HERA untersucht. Dabei liegt der Schwerpunkt bei den zugehörigen Vorhersagen der Quantenchromodynamik in nächstführender Ordnung.

Im Rahmen dieser Arbeit wurde die FMNR⊗Pythia -Schnittstelle entwickelt, welche Vorhersagen in nächstführender Ordnung der Quantenchromodynamik auf sichtbarem Niveau für Prozesse mit schweren Quarks in Photoproduktion berechnet. Hierzu werden die RedStat-Routinen verwendet, welche das Programm FMNR in einen Monte-Carlo-artigen Ereignisgenerator transformieren. Die Ereignisse auf Partonlevel werden mithilfe der Le Houches accord-Routinen mit Pythia verbunden. Alle Verzweigungsverhältnisse und Zerfallskanäle der schweren Quarks werden wie in Pythia implementiert verwendet, sodass komplexe Schnitte auf den Endzustand angewandt werden können. Die FMNR⊗Pythia -Schnittstelle wird in dieser Arbeit zur Bestimmung von Vorhersagen in nächstführender Ordnung für in letzter Zeit erstellte ZEUS-Analysen mit schweren Quarks verwendet: für die Kanäle ep → bbX → D*μX' und ep → bb X→ μ⁺μ^- X′. Ein Vergleich mit den H1-Messungen im D*μ-Kanal wurde ebenfalls durchgeführt.

Da sich die Verwendung von Doppelnachweismethoden zur Identifikation von schweren Quarks als besonders erfolgreich erwiesen hat, falls im Endzustand ein Paar von Leptonen vorliegt, beschäftigt sich ein weiterer Teil dieser Arbeit mit der Identifikation von Elektronen, dem ^GElec Algorithmus. Dieser Algorithmus wird mit einem J/ψ → e⁺e^- Datensample getestet. Schliesslich wird eine Analyse mit schweren Quarks im ep → bb X → eμX′ Kanal unter Verwendung einer integrierten Luminosität von 114 pb^-1 aus ZEUS-Daten der Jahre 1996-2000 begonnen. Im Vergleich zu vorhergehenden Analysen wird der Phasenraum der Beautyproduktion in diesem Kanal in Richtung des kinematischen Limits erweitert, da Elektronen die Verwendung niedrigerer p_T als Myonen ermöglichen.

Der technische Teil dieser Promotion umfasst die Kalibration, Instandhaltung und Überwachung der Datenqualität des ZEUS Kalorimeters. Hierbei wurde basierend auf der wöchentlichen Kalibration der Ausleseelektronik und täglicher Kontrollen die Liste aller für Physikanalysen zu verwendenden Kalorimeterkanäle erzeugt.

Titel

Kurzfassung

Summary

In this thesis a study on the production and evolution of beauty quarks in ep collisions at HERA is presented. The emphasis is put on the corresponding Quantum Chromodynamics predictions including next-to-leading order corrections.

In the context of this work the FMNR⊗Pythia interface was developed, which calculates next-to-leading order Quantum Chromodynamics predictions at visible level for heavy-flavour processes in the photoproduction regime. This is achieved using the RedStat routines which transform the FMNR program into a Monte Carlo-like event generator. The parton-level events obtained are interfaced to Pythia using the Le Houches accord routines. All branching ratios and decay channels of the heavy quarks implemented in the Pythia framework are used, and therefore complex cuts on the final state can be applied. The FMNR⊗Pythia interface is applied in this thesis to obtain next-to-leading order predictions for the recently finished heavy flavour ZEUS analyses: the ep → bb X → D*μX′ and ep → bb X → μ⁺μ^- X′ channels. A comparison with the H1 D*μ measurement is also performed.

Since the use of such double tagging techniques to identify events where heavy flavours are present proved to be very convenient when the final state is a pair of leptons, another part of this thesis work deals with the implementation of an electron finder, the ^GElec finder. This finder is tested on the reconstruction of the J/ψ→ e⁺e^- signal. Finally, a heavy-flavour analysis has been started, namely the ep → bb X → eμX′ dilepton channel, using an integrated luminosity of 114 pb^-1 gated by the ZEUS detector in the years 1996-2000. Compared to previous analyses the study of beauty quark production in this channel extends the phase space of the measurement closer to the kinematic threshold, since electrons provide access to lower p_T values than muons do.

The technical part of this thesis consisted in the calibration, maintenance and data quality monitoring of the ZEUS calorimeter. From where the list of channels to be excluded from all physics analyses was generated based on the weekly electronics calibration and the daily checks.