Dirk Schmidt, Dissertation, Fachbereich Physik der Universität Hamburg, 2001
Schlagwörter: Diffraktion, Charmonium, Photoproduktion
PACS: 13.60.Le
In dieser Arbeit wird die diffraktive Photoproduktion von J/y - und y` -Mesonen am H1-Experiment bei HERA untersucht. Die Daten entsprechen einer integrierten Luminosität von 36.6 pb-1. Die Analyse deckt einen kinematischen Bereich von 40 GeV < Wgp < 150 GeV und Q2 < 1 GeV2 ab. Für Ereignisse, in denen das Proton elastisch gestreut wird, wird ein Bereich von |t| < 1.2 GeV2 untersucht, während für Ereignisse mit Protondissoziation der kinematische Bereich auf |t| < 5 GeV2 eingeschränkt wird.
Für die Analyse der J/y-Produktion wird im Vergleich zu einer veröffentlichten Messung von H1 die statistische Signifikanz erhöht, indem außer dem Zerfall in zwei Myonen der elektronische Zerfallskanal untersucht wird. Es werden gp-Wirkungsquerschnitte als Funktion der Schwerpunktenergie Wgp für die elastische und protondissoziative J/y-Produktion bestimmt. Beide Wirkungsquerschnitte steigen steil mit der Energie an und sind innerhalb der Fehler in guter Übereinstimmung. Weiterhin werden differentielle Wirkungsquerschnitte ds/dt a exp(-b |t|) als Funktion von |t| gemessen, aus denen die Steigungsparameter b für die elastische und protondissoziative J/y-Produktion extrahiert werden. Die Ergebnisse stimmen gut mit früheren Messungen überein. Die statistischen Unsicherheiten wurden jedoch reduziert.
Die y`-Mesonen werden über ihren Zerfall in ein J/y-Meson und zwei geladene Pionen oder über den direkten leptonischen Zerfall nachgewiesen. Neben dem Verhältnis der quasielastischen y`- zur J/y-Produktion wird erstmals bei HERA der gp-Wirkungsquerschnitt als Funktion von Wgp für die quasielastische y`-Produktion bestimmt. Unter der Verwendung der Parametrisierung sgp a Wgpd wird ein Wert von d = 1.12 ± 0.27 gemessen. Weiterhin wird erstmals die t-Abhängigkit für die elastische und protondissoziative y`-Produktion untersucht. Für den elastischen Steigungsparameter ergibt sich ein Wert von bel = (4.71 ± 0.93+0.73-0.69) GeV-2 und für den protondissoziativen Steigungsparameter ein Wert von bpd = (1.10 ± 0.24+0.55-0.59) GeV-2. Innerhalb der (großen) statistischen und systematischen Fehler stimmen die Energie- und die t-Abhängigkeit der y`- und der J/y-Produktion überein.An analysis of the diffractive photoproduction of J/y and y` mesons is presented in this thesis which uses data collected by the H1 detector at the HERA collider. The data sample corresponds to an integrated luminosity of 36.6 pb-1. The analysis covers a kinematic range 40 GeV < Wgp < 150 GeV and Q2 < 1 GeV2. Elastic meson production is measured up to |t| < 1.2 GeV2. For proton dissociative events the analysis is restricted to |t| < 5 GeV2.
The statistics are increased with respect to the previously published measurement by not only detecting the J/y mesons via their decays into two muons, but also via their decays into two electrons. Measurements of the gp cross sections as function of Wgp for elastic and proton dissociative J/y production are presented. Both cross sections show a strong rise with increasing energy which is comparable within the errors. In addition, differential cross sections ds/dt a exp(-b |t|) as a function of |t| are measured. The extracted slopes b for elastic and proton dissociative J/y production are in agreement with older measurements. The statistical error is, however, reduced.
The y` mesons are detected via the decay y` --> J/y p+p- and the direct leptonic decays. A measurement of the total quasi-elastic y` to J/y production ratio is presented. The quasi-elastic gp cross section is also determined. A parameterisation sgp a Wgpd of the energy dependence results in a value of d = 1.12 ± 0.27. In addition the t-dependences of the differential cross sections of elastic and proton dissociative y` production are compared to those of J/y production. The measured slopes are bel = (4.71 ± 0.93+0.73-0.69) GeV-2 for elastic and bpd = (1.10 ± 0.24+0.55-0.59) GeV-2 for proton dissociative production. The energy dependence and the t-dependence of the y` and J/y cross sections are comparable within the (big) statistical and systematical errors.