In dieser Arbeit werden doppelt-differenziell gemessene Wirkungsquerschnitte für Jetproduktion in tiefunelastischer ep-Streuung (DIS) bei einer Schwerpunktsenergie von √s=319 GeV im kinematischen Bereich des quadratischen Viererimpulsübertrags 150<Q²<15000 GeV² und einer Inelastizität von 0,2<y<0,7 vorgestellt. Jets werden im Breit-Bezugssystem mithilfe des kt-Algorithmus rekonstruiert und sind auf den Pseudorapiditätsbereich -1,0<η<2,5 im Laborsystem beschränkt. Eine inklusive Jetmessung wird für Jets mit einem Transversalimpuls von 7<pt<50 GeV durchgeführt. Dijet- und Trijet-Observablen werden für Ereignisse gemessen welche mindestens zwei bzw. drei Jets mit einem Transversalimpuls von 5<pt<50 GeV aufweisen und deren invariante Masse der beiden Jets mit dem höchsten Impuls mindestens 16 GeV beträgt.
Bei diesen Messungen werden Detektoreffekte, wie beispielweise die begrenzte Akzeptanz oder kinematische Migrationen aufgrund der endlichen Detektorauflösung, mithilfe der Methode der mehrdimensionalen regularisierten Entfaltung korrigiert, welche sich insbesondere durch eine vollständige Fehlerfortpflanzung auszeichnet. Die auf einer Matrix basierende Entfaltungsmethode korrigiert die inklusive Messung der Streuung durch neutralen Strom, die inklusive Jetmessung, die Dijet- sowie die Trijetmessung gleichzeitig, wobei Migrationen in bis zu acht Variablen berücksichtigt werden. Diese simultane Entfaltung ermöglicht es auch die Beiträge aufgrund verschiedener Jetmultiplizitäten auf Detektor- und Hadronlevel durch die Verwendung der Kinematik des neutralen Stroms dieser Ereignisse zu berücksichtigen. Zudem können Jetwirkungsquerschnitte normiert auf die Wirkungsquerschnitte des neutralen Stroms und Verhältnisse von Jetwirkungsquerschnitten bestimmt werden, da die statistischen Korrelationen zwischen den einzelnen Observablen bekannt sind.
Die Jetwirkungsquerschnitte werden angewendet um die Starke Wechselwirkungskonstante αs(MZ) bei der Energieskala der Masse des Z0-Bosons im Rahmen der perturbativen Quantenchromodynamik in nachführender Ordnung zu bestimmen. Werte für αs(MZ) werden durch eine Minimierung der kleinsten Quadrate zuerst separat von den absoluten sowie von den normierten Messungen bestimmt. Eine höhere Sensitivität auf αs(MZ) wird bei der gleichzeitigen Berücksichtigung aller drei Jetmessungen erzielt, wobei die statistischen Korrelationen und die Korrelationen weiterer experimenteller Unsicherheiten berücksichtigt werden. Der präziseste Wert für αs(MZ) von 0.1165 mit einer experimentellen Unsicherheit von ±0.0008 wird bei gleichzeitiger Berücksichtigung aller drei normierten Jetwirkungsquerschnitte erzielt. Seine Genauigkeit profitiert von der hohen Statistik der inklusiven Jetmessung, der erhöhten Sensitivität der Trijetmessung auf αs(MZ) sowie der Aufhebung der Normierungsunsicherheiten. Dennoch kann die Kopplungskonstante der starken Wechselwirkung derzeit von diesen Messgrößen lediglich mit einer Genauigkeit von 3 bis 4% wegen der begrenzten Vorhersagekraft der theoretischen Rechnungen in nachführender Ordnung bestimmt werden.
In this thesis double-differential cross sections for jet production in neutral current deep-inelastic ep scattering (DIS) are presented at the center-of-mass energy of √s=319 GeV, and in the kinematic range of the squared four-momentum transfer 150<Q²<15000 GeV² and the inelasticity 0.2<y<0.7. Jets are reconstructed in the Breit frame of reference using the kt-algorithm and are constrained to the pseudorapidity range -1.0<η<2.5 in the laboratory rest frame. Inclusive jet measurements are performed for jets with transverse momenta of 7<pt<50 GeV. Dijet and trijet observables are measured for events with at least two or three jets with transverse momenta of 5<pt<50 GeV, where the invariant mass of the two jets with the highest transverse momenta is required to be greater than 16 GeV.
The data are corrected for detector effects, such as limited acceptance and migrations due to limited detector resolutions, using a multidimensional regularized unfolding procedure which features a correct propagation of the statistical uncertainty. The matrix based unfolding corrects the neutral current DIS, the inclusive jet, the dijet and the trijet measurements simultaneously, and it considers migrations in up to eight variables. The simultaneous unfolding enables to constrain contributions from jet multiplicities differing between detector and hadron level using the neutral current DIS kinematics of such events. Furthermore, jet cross sections normalized to the inclusive neutral current DIS cross section and ratios of jet cross sections are obtained, since the statistical correlations between these observables are known.
The jet cross sections are used to determine the strong coupling constant αs(MZ) at the scale of the mass of the Z0 boson in the framework of perturbative quantum chromodynamics in next-to-leading order. Values are derived separately for the absolute and normalized jet cross section measurements. A higher sensitivity to αs(MZ) is obtained in a simultaneous least-square-minimization procedure to the three jet cross sections, taking the statistical correlations and correlations due to other experimental uncertainties into account. The most precise value is obtained from all normalized jet cross sections, yielding αs(MZ)=0.1165±0.0008, which benefits from the high statistical precision of the inclusive jet measurement, the increased sensitivity to αs(MZ) of the trijet cross section, and from the cancellation of normalization uncertainties. However, the value of the strong coupling constant is currently only determinable from this measurement with a precision of 3 to 4% due to the limited precision of the theoretical predictions at next-to-leading order.