Kurzfassung
In dieser Arbeit wird eine Messung der Produktion von Charmquarks in tief-unelastischer Streuung mit einer Schwerpunktsenergie von 318 GeV bei HERA präsentiert. Die Analyse wurde mit Daten durchgeführt, die mit dem ZEUS-Detektor in den Jahren 2004 bis 2007 aufgenommen wurden und einer intergrierten Luminosität von 363 pb-1 entsprechen. Die Produktion von Charmquarks wurde untersucht indem die Kinematik der D*±-Mesonen in der Zerfallskette D*± → D0/D0π± vollständig rekonstruiert wurde. Die Untersuchung wurde dabei in einer Region des Phasenraumes durchgeführt, die durch Schnitte auf die Virtualität Q² des ausgetauschten Bosons von 5 < Q² < 1000 GeV2² und durch Schnitte auf die Inelastizität 0.02 < y < 0.7 gekennzeichnet ist. Der sichtbare kinematische Phasenraum der produzierten D*±-Mesonen wurde von ihrem Transversalimpuls von 1.5 < pTD*± < 20 GeV und von ihrer Pseudorapidität von |ηD*±| < 1.5 bestimmt. Der sichtbare vollständige Wirkungsquerschnitt sowie einfach- und doppelt-differentielle Wirkungsquerschnitt für die Produktion von D±-Mesonen wurde gemessen und die Ergebnisse mit denen der H1-Kollaboration im gleichen Phasenraumbereich verglichen. Des Weiteren wurden theoretische QCD-Vorhersagen in nächst führender Ordnung mit den hier präsentierten ZEUS-Ergebnissen verglichen. Die doppelt-differentielen Wirkungsquerschnitte wurden verwendet um den Beitrag der Charmproduktion F2cc zur Strukturfunktion des Protons zu bestimmen, wobei diese Größe mit Hilfe des reduzierten Wirkungsquerschnittes σredcc beschrieben wurde. Zusätzlich wurde die in dieser Arbeit gemessene Strukturfunktion F2cc mit der Vorhersage von HERAPDF1.5 und mit neusten Mesungen von H1 und ZEUS verglichen.
Measurements of charm production in deep-inelastic scattering at HERA at a centre-of-mass energy of 318 GeV are reported in this thesis. The analysis was performed using the data collected with the ZEUS detector during the years 2004 to 2007, corresponding to an integrated luminosity of 363pb-1. The production of charm quarks was studied through the full kinematic reconstruction of D*± mesons in the decay channel D*± → D0/D0π±. The studies have been performed for virtualities of the exchanged photon of 5 < Q² < 1000 GeV2² and inelasticities of 0.02 < y < 0.7. The visible D*± kinematic phase space is defined by the transverse momentum range, 1.5 < pTD*± < 20 GeV, and by the pseudorapidity region, |ηD*±| < 1.5, of the produced D*± mesons. The total visible cross section for D*± production as well as single-and double-differential cross sections were measured and compared to the corresponding D*± measurements performed by the H1 collaboration in the same phase-space region. The measurements are well described by NLO QCD predictions. The double-differential cross sections were exploited to extract the charm contribution to the proton structure function, F2cc, expressed in terms of the reduced charm-production cross sections, σredcc, and compared to the predictions from HERAPDF1.5 and to the recent measurements from the H1 and ZEUS collaborations.