"Messung von Charm- und Beauty-Produktion in tiefunelastischer Streuung bei HERA und Teststrahl-Untersuchungen von ATLAS-Pixelsensoren"

"Measurement of Charm and Beauty Production in Deep Inelastic Scattering at HERA and Test Beam Studies of ATLAS Pixel Sensors"

Kurzfassung

In dieser Arbeit wird eine Messung von Charm und Beauty Produktion in tief-unelastischer ep-Streuung bei HERA vorgestellt. Die Analyse basiert auf Daten, die im Zeitraum von 2003 bis 2007 mit dem ZEUS-Detektor aufgezeichnet wurden, und einer integrierten Luminosität von 354 pb^-1 entsprechen. Der kinematische Bereich der Messung wird durch 5<Q²2<1000 GeV² und 0.02<y<0.7 definiert, wobei Q² die Virtualität und y die Inelastizität ist. Um die Ereignisse mit Charm- und Beauty-Quarks zu identifizieren wurde die endliche Lebensdauer der durch die schwache Kraft zerfallenden Grundzustände der Charm- und Beauty-Hadronen ausgenutzt. Sekundäre Zerfallspunkte von Charm- und Beauty-Hadronen, die mit Jets assoziiert sind, werden rekonstruiert. Die Kinematik der Jets wird auf den folgenden Bereich eingeschränkt: E^T_jet>4.2(5) GeV für Charm (Beauty) und -1.6<η^jet<2.2 für Charm und Beauty, wobei E^T_jet und η^jet die transversale Energie bzw. Pseudorapidität ist. Die Signifikanz der Zerfallslänge sowie die Masse der geladenen Spuren vom Zerfallsvertex werden als diskriminierende Variablen benutzt, um zwischen dem Charm-Signal, dem Beauty-Signal und dem Untergrund zu unterscheiden. Differenzielle Wirkungquerschnitte von Jet-Produktion in Charm- und Beauty-Ereignissen werden als Funktion von Q², y, E^T_jet und η^jet gemessen. Die Ergebnisse werden mit Next-to-Leading Order (NLO) Vorhersagen der Quantenchromodynamik (QCD) im "Fixed Flavour Number Scheme" verglichen. Die Theorie stimmt gut mit den Daten überein. Die Beiträge von Charm- und Beauty-Produktion zur inklusiven Protonstrukturfunktion, F_2^cc und F_2^bb , werden durch Extrapolation von doppelt differenziellen Wirkungsquerschnitten mit Hilfe der NLO QCD Vorhersagen bestimmt.

Beiträge zur Teststrahlmessung-Program von Insertable B-Layer Upgrade-Projekt für ATLAS Pixeldetektor werden vorgestellt. Die Teststrahlmessung-Analysesoftware EUTelescope wurde erweitert, was eine effiziente Analyse von ATLAS-Pixelsensoren erlaubt hat. Das USBPix DAQ-System wurde in das EUDET-Teleskop integriert, was Teststrahlmessungen mit dem Front-End-Chip FE-I4 ermöglicht. Planar- und 3D- ATLAS Pixelsensoren wurden während der ersten IBL-Teststrahlmessung am CERN SPS studiert.

Titel

Kurzfassung

Summary

A measurement of charm and beauty production in Deep Inelastic Scattering at HERA is presented. The analysis is based on the data sample collected by the ZEUS detector in the period from 2003 to 2007 corresponding to an integrated luminosity of 354 pb^-1. The kinematic region of the measurement is given by 5<Q²2<1000 GeV² and 0.02<y<0.7, where Q² is the photon virtuality and y is the inelasticity. A lifetime technique is used to tag the production of charm and beauty quarks. Secondary vertices due to decays of charm and beauty hadrons are reconstructed, in association with jets. The jet kinematics is defined by E^T_jet>4.2(5) for charm (beauty) and -1.6<η^jet<2.2 for both charm and beauty, where E^T_jet and η^jet are the transverse energy and pseudorapidity of the jet, respectively. The significance of the decay length and the invariant mass of charged tracks associated with the secondary vertex are used as discriminating variables to distinguish between signal and background. Differential cross sections of jet production in charm and beauty events as a function of Q², y, E^T_jet and η^jet are measured. Results are compared to Next-to-Leading Order (NLO) predictions from Quantum Chromodynamics (QCD) in the fixed flavour number scheme. Good agreement between data and theory is observed. Contributions of the charm and beauty production to the inclusive proton structure function, F_2^cc and F_2^bb , are determined by extrapolating the double differential cross sections using NLO QCD predictions.

Contributions to the test beam program for the Insertable B-Layer upgrade project of the ATLAS pixel detector are discussed. The test beam data analysis software package EUTelescope was extended, which allowed an efficient analysis of ATLAS pixel sensors. The USBPix DAQ system was integrated into the EUDET telescope allowing test beam measurements with the front end chip FE-I4. Planar and 3D ATLAS pixel sensors were studied at the first IBL test beam at the CERN SPS.