"Bestimmung der Strukturfunktion F₂ bei HERMES"

"Determination of the Structure Function F₂ at HERMES"

Kurzfassung

In dieser Arbeit präsentieren wir die erste Bestimmung inklusiver Wirkungsquerschnitte in tief-inelastischer Streuung an Proton und Deuteron am HERMES-Experiment. Die Messung wurde am Leptonenstrahl des HERA-Speicherrings bei einer Energie von 27,6 GeV unter Verwendung von Wasserstoff- und Deuterium-Gas-Targets durchgeführt. Die relevanten systematischen Effekte wie Strahlungskorrekturen, Impuls- und Winkelauflösung, Akzeptanz, Teilchenidentifikation, Misalignment, Tracking-Effekte und Triggereffizienzen werden berücksichtigt. Auf der Grundlage dieser Ergebnisse werden die Struktur-Funktionen F_p² und F_d² bestimmt unter Verwendung der Parametrisierung R₁₉₉₈ für das Verhältnis R des Absorptionswirkungsquerschnittes longitudinaler und transversaler virtueller Photonen. Eine phänomenologische Parameterisierung des Wirkungsquerschnittes tief-inelastischer Streuung an Protonen erfolgt mittels der verfügbaren Weltdaten unter Einbeziehung von Photoproduktionsdaten zur Bestimmung der Region bei kleinen Werten für Q². Eine weitere Parameterisierung von Weltdaten wird durchgeführt für das Verhältnis aus Deuteron- und Proton-Wirkungsquerschnitten zur Untersuchung der Q²-Abhängigkeit, der Differenz zwischen higher-twist Beiträgen in Proton und Deuteron und des Unterschiedes der beiden Targets hinsichtlich R. Es kann bestätigt werden, dass R für Proton und Deuteron übereinstimmt. Das Gottfried-Integral wird für verschiedene Werte von Q² ausgewertet. Das Ergebnis bei Q² = 4 GeV² stimmt mit früheren Messungen von NMC überein und es wurden darüber hinaus keine Anzeichen für eine Q²-Abhängigkeit des Gottfried-Integrals gefunden.

Titel

Kurzfassung

Summary

In this thesis we present the first measurement of inclusive proton and deuteron deep-inelastic scattering cross sections at the HERMES experiment. The measurement is performed using the 27.6 GeV lepton beam provided by the HERA storage ring in conjunction with hydrogen and deuterium gas targets internal to the beam pipe. The relevant systematic effects such as radiative corrections, detector smearing, acceptance, particle misidentification, misalignment, tracking related effects and trigger efficiencies are taken into account. Based on these results, the structure functions F₂^p and F₂^d are determined using the parameterization R₁₉₉₈ for the longitudinal-to-transverse virtual-photon absorption cross section R. A phenomenological fit of the proton deep-inelastic scattering cross section is performed based on all available data and using photoproduction data in order to pin down the low Q² region. A second fit is performed to the world data on the deuteron-to-proton cross section ratio in order to study its Q² evolution, the difference between higher twist contributions in proton and deuteron, and the difference between R as obtained from the two targets. It can be confirmed that R obtained for proton and deuteron is in agreement. The Gottfried integral is evaluated from the fit at different values of Q². The result at Q²=4 GeV² agrees with previous measurements by NMC and no indication for a Q² dependence of the Gottfried integral is found.