Katja Krüger, Dissertation, Fachbereich Physik der Universität Hamburg, 2001
Schlagwörter: J/Psi Meson, Charmonium, Vektormeson, Photoproduktion, Boson-Gluon-Fusion
PACS: 13.60 -r, 13.60 Le
In dieser Arbeit wird eine Analyse der Photoproduktion (Q2<1,GeV2) von J/y Mesonen bei mittleren und kleinen Elastizitäten z vorgestellt. Zur Selektion der J/y Mesonen wird der myonische Zerfallskanal verwendet. Die Daten wurden mit dem H1 Detektor am Elektron-Proton-Speicherring HERA aufgezeichnet und entsprechen einer integrierten Luminosität von 40 pb-1.
Im Bereich mittlerer Elastizität werden der totale Photoproduktionswirkungsquerschnitt als Funktion der Photon-Proton-Schwerpunktenergie Wgp und die einfach differentiellen Wirkungsquerschnitte als Funktionen der Elastizität z, des Quadrats des Transversalimpulses des J/y Mesons p2t,y und des Impulsbruchteils des Gluons im Proton xg bestimmt. Die Analyse deckt den kinematischen Bereich 0.3 < z < 0.9, 60 < Wgp < 180 GeV und p2t,y > 1 GeV 2 ab. Die Ergebnisse sind in Übereinstimmung mit früheren Messungen sofern solche existieren. Theoretische Vorhersagen in nächstführender Ordnung im Colour Singlet Modell beschreiben die Daten. Die Wgp -Abhängigkeit bevorzugt eine Gluondichte im Proton, die langsam zu kleinen Werten von xg ansteigt, wie z.B. MRS(A'). Der doppelt differentielle Wirkungsquerschnitt in p2t,y und z wird bestimmt, und die Zerfallswinkelverteilung der J/y Mesonen in zwei Elastizitätsbereichen wird untersucht. Es werden keine Hinweise auf signifikante Colour Octet Beiträge gefunden.
Die Analyse im Bereich kleiner Elastizität hat die Messung von Beiträgen mit aufgelösten Photonen zur Photoproduktion von J/y Mesonen zum Ziel. Der kinematische Bereich ist 0.05 < z < 0.45, 120 < Wgp < 260 GeV und p2t,y > 1 GeV 2. Es werden der totale Photoproduktionswirkungsquerschnitt als Funktion von Wgp und die einfach differentiellen Wirkungsquerschnitte als Funktionen von z und p2t,y bestimmt. Beiträge von Prozessen mit aufgelösten Photonen verbessern die Übereinstimmung der Simulation und der theoretischen Vorhersagen mit den Daten im Vergleich zu direkter Photon-Gluon-Fusion allein. Wegen großer Unsicherheiten in der Normierung der Colour Singlet Vorhersagen für Prozesse mit aufgelösten Photonen ist keine Aussage über Colour Octet Beiträge möglich.
An analysis of the photoproduction (Q2<1,GeV2) of J/y mesons at medium and, for the first time, at low elasticities z is presented. The muonic decay channel is used to select the J/y. The data have been collected with the H1 detector at the electron-proton collider HERA and correspond to an integrated luminosity of 40 pb-1.
In the medium elasticity region the total photoproduction cross section as a function of the photon-proton centre-of-mass energy Wgp and the single differential cross sections as functions of the elasticity z, the transverse momentum squared of the J/y meson p2t,y and the fractional gluon momentum inside the proton xg are extracted. The analysis covers the kinematic range 0.3 < z < 0.9, 60 < Wgp < 180 GeV and p2t,y >1 GeV2. The results are in agreement with previous HERA measurements where such measurements exist. Theoretical predictions in the next-to-leading order Colour Singlet Model can describe the data. The Wgp dependence favours a gluon density in the proton which rises slowly towards small xg, e.g. MRS(A').
The double differential cross section in p2t,y and z is extracted and the decay angle distributions of the J/y mesons in two elasticity regions are studied. No evidence for significant colour octet contributions is found in any of the distributions studied.
The analysis of the low elasticity region aims to measure the contributions from resolved photon processes to J/y photoproduction. The kinematic region is 0.05 < z < 0.45, 120 < Wgp < 260 GeV and p2t,y >1 GeV2. The total photoproduction cross section as a function of Wgp and the differential cross sections as a function of z and p2t,y are extracted. Contributions from resolved photon processes improve the agreement of the simulation and of theoretical predictions with the data compared to direct photon-gluon fusion alone. Due to large uncertainties in the normalization of the colour singlet prediction for resolved photon processes no statement on colour octet contributions is possible.