Gegenstand dieser Arbeit ist die Bestimmung des differentiellen, semi-inklusiven Wirkungsquerschnitts für Photoproduktionsereignisse mit einem unter kleinem Winkel in Vorwärtsrichtung gestreuten Proton. Die untersuchten Daten wurden 1995 am HERA-Speicherring mit dem H1-Detektor aufgezeichnet und entsprechen einer integrierten Luminosität von L = 2.05 pb-1. Es wurden Protonen im Energiebereich von 580 GeV < Ep’ < 740 GeV mit einem Transversalimpuls von pt < 200 MeV/c gemessen. Der Wirkungsquerschnitt ds /dEp’(g p ® Xp’) wurde für W = <Ö sg p> = 90, 187 und 231 GeV bestimmt.
Zum Nachweis der unter kleinem Winkel in Vorwärtsrichtung gestreuten Protonen, wurde erstmals das H1-Vorwärtsprotonspektrometer benutzt. Das Vorwärtsprotonspektrometer besteht aus zwei Detektorstationen bei 81 und 90 m, sowie aus den Magneten des Protonstrahlrohrs, die sich zwischen den Stationen und dem Wechselwirkungspunkt befinden. Mit der gemessenen Protonspur und der bekannten Dispersion der Magnetstrecke werden die Energie Ep’ und der Streuwinkel q p' des Protons am Wechselwirkungspunkt rekonstruiert. Die erreichte Auflösung beträgt D Ep’ = 2 – 6 GeV, D q x = 5 – 10 m rad und D q y = 5 – 100 m rad in Abhängigkeit von den jeweils anderen Größen. Diese Werte sind in Übereinstimmung mit den Konstruktionsvorgaben für das Vorwärtsprotonspektrometer.
Die Selektionseffizienz und die Akzeptanz, sowie Korrekturen zur Bestimmung des Wirkungsquerschnitts wurden ermittelt. Der differentielle Wirkungsquerschnitt liegt in der Größenordnung von 7 nb/GeV und zeigt im Rahmen der Fehler keine Abhängigkeit von Ep’ und W. Eine Anpassung mit den Vorhersagen der Regge-Theorie zeigt, daß die betrachteten Daten mit der Annahme von p o-Austausch verträglich sind. Um Informationen über den Anteil harter Photoproduktionsprozesse zu gewinnen, wurde mit Hilfe eines sogenannten Kegel-Algorithmus eine Selektion von 2-jet Ereignissen durchgeführt. Der 2-jet Wirkungsquerschnitt ist in der Größenordnung von 140 pb/GeV. Ein Vergleich mit den Vorhersagen des POMPYT Modells zeigt, daß eine Beschreibung der Jetdaten im Regge-Bild mit Anteilen des Pion- und des Pomeron-Austauschs möglich ist.
Photoproduction at HERA detecting a scattered proton with the H1 Forward Proton Spectrometer
In this thesis the measurement of the differential semi-inclusive cross section in Photoproduction with a leading proton is presented. The data were taken 1995 using the H1 detector at the HERA ep storage ring, the corresponding integrated Luminosity is
L = 2.05 pb-1. Protons were measured in the energy range of 580 GeV < Ep’ < 740 GeV having a transverse momentum of pt < 200 MeV/c. The cross section ds
/dEp’(g
p ®
Xp’) was calculated at W = <Ö
sg
p> = 90, 187 and 231 GeV.
The detection of leading protons with the H1 Forward Proton Spectometer (FPS) was possible for the first time in 1995. The FPS consists of two detector stations at 81 and 90 m and the proton magnets located between these stations and the interaction vertex. Using the measured proton track and the known beam optics, the proton energy Ep’ and the scattering angle q p' at vertex position are reconstructed. The resolution is D Ep’ = 2 – 6 GeV, D q x = 5 – 10 m rad and D q y = 5 – 100 m rad depending on the other quantities at a time. These values meet the design requirements.
The selection efficiency and acceptance as well as corrections used for the cross section measurement are calculated. The differential cross section is of the order of 7 nb/GeV and does within errors not depend on Ep’ and W. A Regge fit shows the data to be compatible with p o exchange. To get information about the contribution from hard Photoproduction 2-jet events have been selected using a cone algorithm. The 2-jet cross section is of the order of 140 pb/GeV. A comparison with predictions of the POMPYT model shows that the jet data can be described by Pion and Pomeron exchange within the Regge picture.