"Measurement of the High Q² Neutral Current DIS Cross Section at HERA"

Kurzfassung

Diese Arbeit behandelt die Messung der Wirkungsquerschnitte des neutralen Stromes in tief unelastischer Streuung (DIS) bei hohem Q² in e⁺p Daten, gesammelt mit dem ZEUS Detektor bei einer Schwerpunktsenergie von s^0.5 ~ 318 GeV. Die analysierten Daten stammen aus der Runperiode 1999/2000 und entsprechen einer integrierten Luminosität von 63 pb^-1. Dieser Datensatz mit hoher Statistik ermöglicht die bisher genaueste Untersuchung der Protonstruktur bei einer Auflösung von bis zu O (1/1000) des Protonradius. Die einzel- (ds/Q², ds/dy (Q²>400 GeV²), ds/dx (Q²>400 GeV²), ds/dx (Q²>2500 GeV²) und ds/dx(Q² >10000 GeV²)) und doppeltdifferenziellen (d²s/dxdQ²) Wirkungsquerschnitte wurden verglichen mit den Standard Modell Vorhersagen, berechnet mit den CTEQ5D Partondichtefunktionen (PDFs), die in der Lage sind, die Daten bis zu höchsten Werten von Q² zu beschreiben. Weiterhin vergrößern präzise systematische Studien das generelle Verständnis des ZEUS Detektors und führen so zu einem besseren Verständnis der systematischen Unsicherheiten. Durch die zusätzliche Analyse des e^-p Datensets der Runperiode 1998/1999 wird der unterschiedliche Beitrag der g-Z⁰-Interferenz zu e^-p und e⁺p Wirkungsquerschnitten bestimmt und daraus die Strukturfunktion xF₃ extrahiert. Diese interessante, zu den Valenzquarks sensitive Messung ist bis jetzt noch statistisch limitiert. Ein präziseres Ergebnis wird möglich nach dem HERA Upgrade, der gleichzeitig Anlass war für eine Erweiterung des ZEUS Experimentes. In einem separaten Kapitel werden der neue Mikrovertex Detektor und Untersuchungen zu den Eigenschaften der benutzten Silizium-Streifendetektoren vorgestellt.

Titel

Kurzfassung

Summary

This thesis presents the measurement of high Q² neutral current deep inelastic scattering (DIS) cross sections using e⁺p data taken with the ZEUS detector at a centre of mass energy of s^0.5 ~ 318 GeV. The analysed data was recorded in the run period 1999/2000 and corresponds to an integrated luminosity of 63 pb^-1. This high statistics data set allows the most precise look at the proton structure at length scales O (1/1000) of the proton radius to date. The single (ds/Q², ds/dy (Q²>400 GeV²), ds/dx (Q²>400 GeV²), ds/dx (Q²>2500 GeV²) and ds/dx(Q² >10000 GeV²)) and double differential (d²s/dxdQ²) cross section measurements were compared with Standard Model predictions obtained with CTEQ5D parton density functions (PDFs). They are able to describe the data towards the highest values of Q². Furthermore precise systematic studies were performed which increased the general knowledge of the ZEUS detector and led to an improved understanding of the systematic uncertainties. By also analysing the e^-p data set taken in the run period 1998/1999 the different contribution of the g-Z⁰-interference to e^-p and e⁺p cross section is presented and hence the structure function xF₃ was extracted. This exciting measurement which gives direct access to the valence quarks, is up to now statistically limited. More precise measurements will be possible after the HERA upgrade when more luminosity will be available. To fully profit from the higher statistics the ZEUS experiment was improved by additional devices. The new microvertex detector is introduced together with a performance study of the silicon strip detectors used in a separate chapter.