"Messung der inklusiven Ξ^- und Σ(1385)^± Baryon Produktion in neutraler tief-unelastischer Streuung bei HERA"

"Measurement of Inclusive Ξ^- and Σ(1385)^± Baryon Production in Neutral Current Deep Inelastic Scattering at HERA"

Kurzfassung

Die Ξ^- und Σ(1385)^± Baryon Produktion in inklusiver tief unelastischer Positron-Proton- Streuung ist mit dem ZEUS Detektor bei HERA gemessen worden. Die für die Messung analysierten Daten entsprechen einer Luminosität von 99 pb^-1 .

Die Wirkungsquerschnitte für Ξ^- und Ξ⁺ bzw. Σ(1385)^+- und Σ(1385)^-+ wurden gemessen, und zwar in einem Bereich der Virtualität des ausgetauschten Photons, Q² , von 20 < Q² < 200 GeV² und in einem beschränkten kinematischen Bereich der Bjorken Skalenvariablen, x, von 3 · 10^-4< x < 2 · 10^-2 , der Elastizität, y, von 0.04 < y < 0.7, dem transversalen Impuls, p_T (Ξ^-) bzw. p_T (Σ(1385)^±), von 1.0 < p_T < 5.0 GeV und der Pseudorapidität, η(Ξ^- ) bzw. η(Σ(1385)^±), von -1.5 < η < 1.5 im Laborsystem. Der gemessene Wirkungsquerschnitt in diesem kinematischen Bereich für Baryon und Antibaryon zusammen ist σ(e⁺p -> e⁺Ξ^-X) = 85±7(stat.)⁺¹³_-8 (syst.) pb bzw. σ(e⁺p -> e⁺ Σ(1385)^±X) = 110 ± 20(stat.)⁺¹⁷_-10 (syst.) pb. Die Baryon-Antibaryon Paare Ξ^- und Ξ⁺, Σ(1385)^- und Σ(1385)⁺ sowie Σ(1385)⁺ und Σ(1385)^- werden zu gleichen Teilen produziert.

Die gemessenen Wirkungsquerschnitte wurden mit drei Monte Carlo Simulationen verglichen, die auf verschiedenen Modellen beruhen, und zwar (1) auf dem Farb-Dipol-Modell (CDM), (2) auf Matrixelementberechnungen der nullten und ersten Ordnung mit darauf- folgender Parton Schauer Berechnung (MEPS) und (3) auf dem Monte Carlo Generator HERWIG. Die Fragmentation wird für das CDM und MEPS Monte Carlo mittels JETSET simuliert, das auf dem Lund-String Modell beruht. Die CDM und MEPS Modelle mit dem standardmäßigen JETSET Seltsamkeitsunterdrückungsfaktor ( γ_s = 0.3) überschätzen den gemessenen Ξ^- und Σ(1385)^± Wirkungsquerschnitt. Das HERWIG Monte Carlo überschätzt den Wirkungsquerschnitt sogar noch mehr als das CDM und MEPS Monte Carlo. Auch ein niedrigerer Wert von γ_s = 0.2 führt nicht zu einer Übereinstimmung mit den gemessenen Daten. Die Parameter PARJ(4) und PARJ(18) von JETSET ändern die Produktionswahrscheinlichkeit von Baryonen in Abhängigkeit des Baryonenspins. Durch die Änderung dieser Parameter ( γ_s = 0.2, PARJ(4) = 0.025 und PARJ(18) = 0.5) wird eine Übereinstimmung zwischen Monte Carlo und Messung erreicht. Ebenfalls wurde der Einfluss der geänderten Parameter auf die Vorhersage des K⁰_S , Λ und Φ(1020) Wirkungsquerschnitts hin untersucht. Das Ergebnis zeigt, das der neue Satz von JETSET Parametern die Messung von Ξ^- und Σ(1385) Baryonen beschreibt und auch mit bisherigen Messungen von K⁰_S , Λ und Φ(1020) bei HERA übereinstimmt.

Die Form der gemessenen differentiellen Ξ^- bzw. Σ(1385)^± Baryon Wirkungsquerschnitte als Funktion von Q², x, η und p_T wurden angemessen von HERWIG, CDM und MEPS reproduziert.

Titel

Kurzfassung

Summary

The Ξ^- and Σ(1385)^± baryons in inclusive neutral current deep inelastic e⁺p scattering have been measured with the ZEUS detector at HERA using an integrated luminosity of 99 pb^-1.

Cross sections have been measured for Ξ^- and Ξ⁺ as well as for Σ(1385)^+- and Σ(1385)^-+ baryons for photon virtualities, Q² , in the range of 20 < Q² < 200 GeV² and in restricted kinematic regions in the Bjorken scaling variable, x, of 3 · 10^-4< x < 2 · 10^-2, elasticity, y, of 0.04 < y < 0.7, transverse momentum, p_T (Ξ^-) and p_T (Σ(1385)^±), of 1.0 < p_T < 5.0 GeV and pseudorapidity, η(Ξ^- ) and η(Σ(1385)^±), of 1.5 < η < 1.5, respectively, in the laboratory system. The sum of baryon and anti-baryon cross sections in this restricted kinematic region have been measured to be σ(e⁺p -> e⁺Ξ^-X) = 85±7(stat.)⁺¹³_-8 (syst.) pb and σ(e⁺p -> e⁺ Σ(1385)^±X) = 110 ± 20(stat.)⁺¹⁷_-10 (syst.) pb. Baryons and anti-baryons Ξ^- and Ξ⁺, Σ(1385)^- as well as Σ(1385)⁺ sowie Σ(1385)⁺ and Σ(1385)^- are produced with equal cross sections.

The measured cross sections have been compared with three Monte Carlo simulations, based on (1) the colour-dipole-model (CDM), on (2) calculations of the zeroth and first order matrix elements complemented by parton shower calculations (MEPS) and on (3) HERWIG. In CDM and MEPS the fragmentation is modelled using JETSET, which is based on the Lund-string model. The CDM and MEPS Monte Carlo models with the default strange-quark suppression factor ( γ_s = 0.3) overestimate the measured Ξ^- and Σ(1385)^± cross sections, while HERWIG overestimates the cross sections even more. Even a lower value of the strangeness suppression factor of γ_s = 0.2 does not lead to an agreement between experimental data and both CDM and MEPS. The parameters PARJ(4) and PARJ(18) of JETSET set the probability of producing a baryon with a certain spin during fragmentation. The change of these parameters ( γ_s = 0.2, PARJ(4) = 0.025 and PARJ(18) = 0.5) produces agreement between Monte Carlo and experimental data. Also, the influence of the new set of JETSET parameters on the predicted cross sections of K⁰_S , Λ and Φ(1020) production has been investigated and found to be in reasonable agreement with all strange particle measurements at HERA so far.

The shapes of the measured differential Ξ^- and Σ(1385)^± baryon cross sections as a function of Q², x, η and p_T are reasonably reproduced by the HERWIG, CDM and MEPS Monte Carlos.