Dorothea Samtleben, Dissertation, Fachbereich Physik der Universität Hamburg, 2001
Schlagwörter: Charmonia, Jpsi-Produktion, totaler Wirkungsquerschnitt, HERA-B
PACS: 13.60.Le, 13.75.Cs, 13.85.Ni
Das HERA-B Experiment am DESY wird anhand von Untersuchungen zur Produktion von schweren Quark-Antiquarkpaaren und von Quarkonia dazu beitragen, das Verständnis der starken Wechselwirkung zu verbessern. Im Jahr 2000 wurde der Detektor fertig gestellt und es wurden Daten genommen, mit denen das Trigger- und das Datennahmesystem und die Möglichkeiten zukünftiger Messungen geprüft werden konnten.
In der vorgestellten Arbeit werden die Rekonstruktion eines speziellen Quarkoniums, des J/y, im Zerfall J/y --> e+e- und die Möglichkeiten zur Untergrundunterdrückung untersucht. Für die Analyse werden Daten verwendet, die im Frühjahr 2000 bei HERA-B aufgezeichnet wurden. Obwohl der Detektor zum betrachteten Zeitraum noch nicht fertig gestellt war und nur teilweise genutzt werden konnte, konnten bereits die Rekonstruktion und Identifikation von zu Elektronen gehörigen Spuren durchgeführt werden, was in dieser Arbeit dargestellt wird.
In den betrachteten Datensätzen werden 355 ± 28 J/y-Mesonen rekonstruiert. Das J/y-Signal wird verwendet, um den totalen Wirkungsquerschnitt der J/y-Produktion zu bestimmen. Die Rekonstruktionseffizienz wird mit MC Daten zu 0,053 % bestimmt. damit ergibt sich für den totalen Wirkungsquerschnitt ein Wert von sJ/y = 403 ± 52 ± 101 nb/Nukleon, der mit anderen Messungen konsistent ist.
Die niedrige Rekonstruktionseffizienz ist vor allem dadurch bestimmt, dass zum betrachteten Zeitpunkt noch nicht alle Detektorkomponenten verfügbar waren. Dadurch waren zum einen die Möglichkeiten des Triggers stark eingeschränkt und zum anderen wies die Elektronenidentifikation noch eine sehr niedrige Effizienz auf. Der hohe systematische Fehler ist darauf zurückzuführen, dass einzelne Detektorkomponenten noch nicht stabil funktionierten und zeitabhängige Ausfälle bestimmter Teilbereiche des Detektors bei der Bestimmung der Effizienz berücksichtig werden mussten. Sowohl die niedrige Effizienz als auch der hohe systematische Fehler stellen Beeinträchtigungen der möglichen Untersuchungen dar. Sie können in der zukünftigen Datennahme der Jahre 2002/3 bei HERA-B mit dem vollständigen und stabil funktionierenden Detektor überwunden werden, so dass detaillierte Untersuchungen zur Produktion schwerer Quarks möglich sein werden.
The experiment HERA-B at DESY will contribute to the improvement of our understanding of the strong interaction by means of investigations of the production of heavy quark-antiquark pairs and of quarkonia. In the year 2000 the detector was completed and data were taken which allowed to check the performence of the trigger system and of the data acquisition system as well as the possidilities of future measurements.
In this thesis the reconstruction of a special quarkonium, the J/y, in the decay J/y --> e+e- and the possibilities for background suppression are studied. The analysis is based on data taken in the spring 2000 at HERA-B. Although at that time the detector was not yet completed and only partially operational the reconstrucion and identification of electron tracks was already feasible as is demonstrated in this thesis.
In the data samples which are considered in this analysis 355 ± 28 J/y mesons are reconstructed. The J/y signal is used to determine the total cross section for J/y production. The reconstruction efficiency of 0,053 % is determined by means of MC data. With this result the total cross section is calculated as sJ/y = 403 ± 52 ± 101 nb/nucleon which is consistent with other measurements.
The low reconstruction efficiency is mainly due to the fact that not all detector components could be used. Therefore the possibilities of the trigger were limited and the electron identification had a very low efficiency. The high systematic error is due to the fact that the detector had not reached a stable performance so that time dependent failures of some regions of the detector had to be taken into account in the detemination of the effiency. Both the low effiency and the high systematic error affect the possibilities of detailed measurements. They are expected to be overcome in the taking in the years 2002/3 at HERA-B with the complete detector and with a stable performance so that a detailed analysis of heavy quark production will be possible.