"Jets bei hohen Q² bei HERA und Teststrahlmessungen mit dem EUDET Pixelteleskop"

"Jets at High Q² at HERA and Test Beam Measurements with the EUDET Pixel Telescope"

Kurzfassung

In dieser Arbeit wird die Messung von inklusiven Dijet- und Trijetwirkungsquerschnitten in tief-unelastischer ep-Streuung präsentiert. Der kinematische Phasenraum der Messung war durch 125< Q² <20000 GeV² und 0.2< y <0.6 gegeben, wobei Q² bzw. y die Virtualität bzw. die Inelastizität ist. Der inklusive k_t-Jet-Algorithmus wurde im Breit-Bezugssystem auf masselose Objekte des Endzustandes angewendet. Die Wirkungsquerschnitte entsprechen Jets mit E_T,B^jet>8 GeV und -1< η_LAB^jet <2.5, wobei die erste Größe der transversalen Jet-Energie im Breit-Bezugssystem und die letztere Größe der Pseudorapidität im Laborsystem entspricht. Dijetereignisse (Trijetereignisse) wurden mit der Bedingung selektiert, dass mindestens die zwei (drei) Jets mit den höchsten transversalen Energien den transversalen Energieschnitt passieren. Zusätzlich wurde verlangt, dass die invariante Dijetmasse der beiden Jets mit den höchsten transversalen Energien größer als 20 GeV ist. Die Messungen wurden mit QCD-Vorhersagen in nächst-führender Ordnung verglichen, wie sie in dem NLOJET++-Programm implementiert sind. Die Übereinstimmung zwischen der Theorie und der Messung war sowohl in Form als auch in Normierung gut. Das Verhältnis R_3/2 zwischen Dijet- und Trijetwirkungsquerschnitten wurde als Funktion von der mittleren transversalen Jet-Energie im Breit-Bezugssystem E_T,B^jet in Intervallen von Q² bestimmt. Die Größe R_3/2 wurde in einer Bestimmung der starken Kopplung α_s verwendet, wobei eine teilweise Reduzierung der systematischen Unsicherheiten erreicht wurde. Der extrahierte Wert stimmte mit dem Weltmittelwert von α_s überein.

Im zweiten Abschnitt wurden Teststrahlmessungen mit dem EUDET-Pixelteleskop durchgeführt. Im Rahmen der Arbeit für diese Dissertation wurde die Onlinemonitoring-Software verbessert, die Mimosa-26-Sensoren wurden in die Analysesoftware integriert und die ersten Daten, die mit diesen Sensoren gemessen wurden, wurden analysiert. Der erste Datensatz wurde mit dem Demonstratorteleskop zusammen mit drei Mimosa-26-Sensoren, die als Untersuchungsobjekte fungierten, aufgenommen. Der zweite Datensatz wurde mit dem Teleskop bestehend aus sechs Mimosa-26-Sensoren aufgenommen, wobei fünf dieser Sensoren verwendet wurden. Die Auflösung und die Detektionseffizienz wurde bestimmt und beide Größen entsprachen der Erwartung.

Titel

Kurzfassung

Summary

In this thesis, the measurement of inclusive dijet and trijet cross sections in deep-inelastic ep scattering at HERA is presented. The kinematic phase space of the measurement was defined by 125< Q² <20000 GeV² and 0.2< y <0.6, where Q² and y are the virtuality and the inelasticity, respectively. The data sample was taken during the years 1998-2000 and 2004-2007 with the ZEUS detector and corresponded to an integrated luminosity of 374 pb^-1. The inclusive k_t jet algorithm was applied to the massless final-state objects in the Breit reference frame. The cross sections referred to jets with E_T,B^jet>8 GeV and -1< η_LAB^jet <2.5, where the first quantity is the transverse jet energy in the Breit frame and the latter the jet pseudorapidity in the laboratory frame. For the selection of dijet (trijet) events it was required that at least the two (three) highest-transverse-energy jets have exceeded the transverse-energy threshold. Additionally, the invariant dijet mass of the two highest-transverse-energy jets in the event was required to be greater than 20 GeV. The measurements were compared to fixed-order NLO QCD calculations as implemented in the NLOJET++ program. The agreement in shape and normalisation between theory and the measurement was good. The ratio, R_3/2, between the cross sections for trijet and dijet production was determined as a function of the average transverse jet energy in the Breit frame, E_T,B^jet, in intervals of Q². The quantity R_3/2 was utilised for an extraction of the strong coupling, α_s, with partially reduced systematic uncertainties. The extracted value was in agreement with the world average value of α_s.

In a second part, test-beam measurements were performed with the EUDET pixel telescope. During the work for this thesis, the online-monitoring software was improved, the Mimosa 26 sensors were integrated into the offline analysis software and the first data taken with these sensors were analysed. The first data were taken with the demonstrator telescope together with three Mimosa 26 sensors that were operated as devices-under-test. The second data sample was taken with a telescope that consisted of six Mimosa 26 sensors, of which five could be used. The single-point resolution and the detection efficiency were determined and found to be consistent with the expectation.