Dissertation

Jens Meyer, Dissertation, Fachbereich Physik der Universität Hamburg, 1998

"Produktion und Zerfall von Charm Quarks bei LEP"

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Kurzfassung

Eine Analyse zur Bestimmung der partiellen Halbwertsbreite G_cc/G_had und des semileptonischen Verzweigungsverhältnisses B (c-->ℓ⁺)wird vorgestellt. Die Analyse basiert auf 4.4 Millionen hadronischen Zerfällen des Bosons, die mit dem OPAL Detektor zwischen 1990 und 1995 aufgezeichnet worden sind. Die simultane Rekonstruktion von zwei geladenen D^*+Mesonen in einem Ereignis ermöglicht die Messung des Hadronisationsverhältnisses f (c-->D^*+X). Die Bestimmung von f (b-->D^*+X) basiert auf der simultanen Identifizierung eines Leptons und eines geladenen D^*+ Mesons in den beiden Hemisphären eines Ereignisses. Die folgenden Resultate wurden dabei erzielt:

f (b-->D^*+X) = 0.173 ± 0.016 ± 0.012 ± 0.003,

f (c-->D^*+X) = 0.222 ± 0.014 ± 0.014 ± 0.004,

wobei der erste Fehler die statistische und der zweite die systematische Unsicherheit angibt.Der dritte Fehler resultiert aus der Unsicherheit externer Verzweigungsverhältnisse.
Die Messung von (c-->D^*+X) und die Bestimmung der Produktionsrate geladener D^*+ Mesonen in -->cc Ereignissen erlauben eine Messung der partiellen Halbwertsbreite G_cc/G_had = G (-->cc/-->had) zu

G_cc/G_had = 0.0180 ± 0.011 ± 0.012 ± 0.006.

Der erste Fehler gibt die statistische, der zweite die systematische und der dritte die Unsicherheit externer Verzweigungsverhältnisse an.
In einer zweiten Analyse wird die Messung von B (c-->e⁺) und B (c-->m⁺) beschrieben. Die Analyse basiert auf der simultanen Rekonstruktion von geladenen D^*+ Mesonen und Elektronen oder Myonen in den beiden Hemisphären eines Ereignisses. Das Ergebnis dieser Analyse lautet

B (c-->e⁺) = 0.102 ± 0.009 ^+0.008 _-0.007 und B (c-->m⁺) = 0.089 ± 0.007 ^+0.007 _-0.006.

Die Kombination der beiden Messungen ermöglicht die Bestimmung des semileptonischen Verzweigungsverhältnisses von Charm Hadronen in hadronischen Zerfällen zu

B (c-->ℓ⁺) = 0.095 ± 0.006 ^+0.007 _-0.006.

Der erste Fehler gibt dabei jeweils die statistische, der zweite die systematische Unsicherheit an.

Titel

Kurzfassung

Summary

In this thesis a measurement of the charm partial width G_cc/G_had and of the semileptonic branching ratio of charm hadrons B (c-->ℓ⁺) are presented. The hadronisation fractions f (c-->D^*+X) and f (b-->D^*+X) have been measured at centre-of-mass energies √s = M_Z based upon around 4.4 million hadronic decays, collected between 1990 and 1995 with the OPAL detector at LEP. Using combinations of fully and partially reconstructed D^*+ mesons and a bottom identification based on high momentum electrons and muons, the hadronisation fractions have been measured to

f (b-->D^*+X) = 0.173 ± 0.016 ± 0.012 ± 0.003,

f (c-->D^*+X) = 0.222 ± 0.014 ± 0.014 ± 0.004,

where in each case the first error quoted represents the statistical uncertainty, the second the systematic uncertainty, and the third the uncertainty due to external branching ratios.
Together with the production rate of D^*+ mesons in -->cc events, the fraction of cc events in hadronic Z⁰ decays, G_cc/G_had = G (-->cc/-->had), is determined to be

G_cc/G_had = 0.0180 ± 0.011 ± 0.012 ± 0.006.

Here again, the first error is statistical, the second systematic, and the third due to external branching ratios.
In a second analysis the inclusive semileptonic branching ratios B (c-->e⁺) and B (c-->ℓ⁺) of charm hadrons have been measured using the same data sample and a similar analysis technique. Using fully reconstructed D^*+ mesons in combination with identified electrons or muons in the hemisphere opposite to the selected D^*+ meson, the semileptonic branching ratios are measured as

B (c-->e⁺) = 0.102 ± 0.009 ^+0.008 _-0.007 und B (c-->m⁺) = 0.089 ± 0.007 ^+0.007 _-0.006.

Combining these measurements, the inclusive semileptonic branching ratio of charm hadrons is derived to be

B (c-->ℓ⁺) = 0.095 ± 0.006 ^+0.007 _-0.006.

In all cases the first error is statistical and the second systematic.