Angela Isabela Lucaci-Timoce, Dissertation, Fachbereich Physik der Universität Hamburg, 2007 :

"Charm- und Beauty-Produktion in D*μ Ereignisse am H1/HERA"


"Charm and Beauty Production in D*μ Events at H1/HERA"



Schlagwörter: heavy quarks, photoproduction, H1 experiment, double tagging with D*μ events
PACS : 12.38, 13.60

Summary

Kurzfassung

In dieser Analyse wird die Produktion von Charm- und Beauty-Quarks am Elektron-Proton-Speicherring HERA untersucht. Hierzu werden Ereignisse mit einem D*-Meson und einem Myon selektiert. Die Analyse beruht auf Daten die in den Jahren 1999-2000 und 2004-2006 vom H1-Detektor aufgenommen wurden. Die analysierte Daten entsprechen einer integrierten Luminosität von 320 pb-1.

D*­Mesonen mit einem Transversalimpuls pt(D*)>1.5 GeV und einer Pseudorapidität |η(D*)|<1.5 werden unter Verwendung des Zerfallskanals D*±(D)0πs± → (K-/+π±s± rekonstruiert. Zusätzlich wird ein Myon mit einem Impuls p(μ)>2 GeV und einer Pseudorapidität |η(μ)|<1.735 gefordert. Mit dieser Selektion, ist der Anteil an leichten Quarks vernachlässigbar. Der Anteil an Charm­ und Beauty­Ereignissen wird anhand der Ladungs­ und Winkelkorrelationen zwischen dem D* ­Meson und dem Myon bestimmt. Die Charm­ und Beauty­Wirkungsquerschnitte werden im Photoproduktionsbereich, d.h. für Q2<1 GeV2 , und für eine Inelastizität 0.05<y<0.75 gemessen:

σvis(ep→ eccX→ eD*±μ X)= 314±33 (stat) ±101 (syst)  pb
σvis(ep→ ebbX→ μ X)= 90±20 (stat) ±26 (syst)  pb.
Die Messungen werden mit QCD­Rechnungen in führender Ordnung, wie sie vom PYTHIA­ Generator vorhergesagt werden, verglichen.

Das Verhältnis zwischen gemessenen und vorhergesagten Wirkungsquerschnitten beträgt 1.2 ± 0.1 (stat) ± 0.4 (syst) für Charm­ und 1.3 ± 0.3 (stat) ± 0.4 (syst) für Beauty­Produktion. Differentielle Wirkungsquerschnitte werden als Funktion des Transversalimpulses pt (D*µ), der Pseudorapidität η(D*µ), der invarianten Masse M(D*µ) und der Inelastizität y(D*µ) gemessen, und mit den Vorhersagen von den Ereignissgeneratoren PYTHIA und CASCADE verglichen. Die theoretischen Modelle beschreiben den Verlauf der differentiellen Verteilungen. Studien zum Transversalimpuls des D*µ­System zeigen, dass diese Grösse von den unterschiedlichen QCD­Rechnungen zur Produktion schwerer Quarks beinflusst ist.


Titel

Kurzfassung

Summary

Charm and beauty photoproduction is investigated with the H1 detector at HERA using events with a reconstructed D* meson and a muon. Data taken during the years 1999-2000 and 2004-2006, corresponding to a total integrated luminosity of 320 pb-1, are analysed. The D* mesons with transverse momentum pt(D*)>1.5 GeV and pseudorapidity |η(D*)|<1.5 are reconstructed via the decay channel D*±(D)0πs± → (K-/+π±s±. In addition, muons with momentum p(μ)>2 GeV and |η(μ)|<1.735 are selected. With this selection, the contribution of light quark initiated events is negligible. The fractions of charm and beauty events in data are extracted exploiting the charge and azimuthal angle correlation between the D* meson and the muon. The charm and beauty cross sections were measured in photoproduction, i.e. for photon virtualities Q2<1 GeV2, and for inelasticities 0.05<y<0.75:

σvis(ep→ eccX→ eD*±μ X)= 314±33 (stat) ±101 (syst)  pb
σvis(ep→ ebbX→ μ X)= 90±20 (stat) ±26 (syst)  pb.
The measurements are compared to leading order QCD calculations supplemented with parton showers as predicted by the PYTHIA Monte Carlo event generator. A ratio data/theory of 1.2±0.1 (stat) ±0.4 (syst) and of 1.3±0.3 (stat) ±0.4 (syst) is obtained for charm and beauty, respectively. Differential cross sections for the variables describing the D*μ system like transverse momentum pt(D*μ), pseudorapidity η(D*μ), invariant mass M(D*μ) and inelasticity y(D*μ) are measured and compared to the PYTHIA and the CASCADE Monte Carlo event generators. The theoretical models describe the shape of the differential distributions. Transverse momentum studies of the D*μ pair indicate a sensitivity to differing implementations of QCD dynamics in the simulation programs.