"Elastische J/psi-Produktion bei HERA"

"Elastic J/psi production at HERA"

Kurzfassung

In dieser Arbeit wird die diffraktive Produktion von J/psi-Mesonen im Bereich der Photoproduktion sowie im Bereich der tief-inelastischen Streuung bei ep-Kollisionen untersucht. Die analysierten Daten wurden mit dem H1 Detektor gemessen und entsprechen einer integrierten Luminosität von 54.79pb^-1. Der abgedeckte kinematische Bereich erstreckt sich über 40GeV<W<160GeV und -t<1.2GeV². Dabei ist W die Schwerpunktsenergie des Photon-Proton-Systems und -t ist der quadrierte Impulsübertrag am Protonvertex. Die Virtualität des Photons beträgt Q²<1GeV² für die J/psi-Photoproduktion und 2GeV²<Q²<80GeV² im Bereich der tief-inelastischen Streuung.

Elastische Photon-Proton-Wirkungsquerschnitte werden als Funktion von W, -t und Q² in beiden kinematischen Bereichen bestimmt. Auch der Effekt der Energieabhängigkeit der t-Verteilung (shrinkage) wird für die J/psi-Photoproduktion, sowie erstmals bei H1 auch für die J/psi-Elektroproduktion gemessen. Dazu wird die t-Abhängigkeit als Funktion von W und umgekehrt analysiert. Ein Vergleich mit Ergebnissen früherer Analysen sowie einigen Vorhersagen verschiedener theoretischer Modelle wird durchgeführt.

Die W-Abhängigkeit der elastischen J/psi-Photoproduktion wird durch den Ansatz W^δ mit δ=0.71±0.04±0.07 gut beschrieben. Eine Q²-Abhängigkeit des Steigungsparameters δ wird innerhalb der Fehler nicht beobachtet. Im Bereich der tief-inelastischen Streuung wird ein Wert von δ=0.78±0.15±0.09 gemessen. Die t-Abhängigkeit des differentiellen J/psi-Wirkungsquerschnitts läßt sich durch e^bt beschreiben und liefert für die Photoproduktion einen Wert von b=4.57±0.07±0.14GeV^-2 und für die J/psi-Elektroproduktion ergibt sich b=4.10±0.16±0.20GeV^-2. Die Analyse der W-Abhängigkeit des Steigungsparameters b ergibt eine effektive Pomeron-Trajektorie mit einer Steigung α'=0.18±0.03±0.02GeV^-2 für J/psi-Photoproduktion. Für die J/psi-Elektroproduktion ergibt sich α'=0.018±0.103±0.064GeV^-2.

Desweiteren wird die Zerfallswinkelverteilung der diffraktiven J/psi-Produktion untersucht. Dafür werden differentielle Photon-Proton Wirkungsquerschnitte berechnet als Funktion dreier Winkel, die den Produktionsprozess charakterisieren. Die Ergebnisse werden mit früheren Messungen verglichen, sowie mit der Annahme der Helizitätserhaltung im s-Kanal. Diese Annahme wird für die J/psi-Photoproduktion durch die Daten bestätigt. Im Bereich der Tiefinelastischen Streuung sind jedoch leichte Abweichungen erkennbar.

Titel

Kurzfassung

Summary

In this thesis an analysis of diffractive J/psi photoproduction and electroproduction in ep-collisions is presented. The data were collected with the H1 detector and correspond to an integrated luminosity of 54.79pb^-1. The kinematic range covers the region of 40GeV<W<160GeV and -t<1.2GeV², where W is the centre-of-mass energy in the photon-proton system and -t is the squared four-momentum transfer at the proton vertex. The photon virtuality is Q²<1GeV² for J/psi photoproduction and 2GeV²<Q²<80GeV² in the region of deep inelastic scattering.

Elastic photon-proton cross sections are derived as a function of W, -t and Q² in both regions. Also the effect of shrinkage i.e. the change of the t dependence with W, is studied. For this purpose the t dependence of the cross section is measured as a function of W and vice versa. For the first time at H1 shrinkage is also measured for J/psi electroproduction. All results in both kinematic regions are compared with each other, with previous results from H1 and ZEUS as well as with predictions from different theoretical models.

The W dependence of the elastic J/psi photoproduction cross section, parameterised as W^δ, is measured as δ=0.71±0.04±0.07. No Q² dependence of δ is observed within errors. In the region of deep inelastic scattering δ=0.78±0.15±0.09 is found. The t dependence of the differential J/psi cross section is well described by e^bt yielding a value of b=4.57±0.07±0.14GeV^-2 for J/psi photoproduction and b=4.10±0.16±0.20GeV^-2 for J/psi electroproduction. The analysis of the W dependence of the slope parameter b yields an effective Pomeron trajectory slope of α'=0.177±0.034±0.017GeV^-2 for J/psi photoproduction. For J/psi electroproduction α'=0.018±0.103±0.064GeV^-2 is derived, compatible with no shrinkage.

The helicity structure of diffractive J/psi production is analysed. Differential photon-proton cross sections are calculated as a function of three different angles which describe the process. The results are compared to previous measurements and the assumption of s-channel helicity conservation. For J/psi photoproduction the assumption is confirmed, while for deep inelastic scattering small deviations are visible.