Kurzfassung
In der vorliegenden Arbeit werden Wirkungsquerschnitte der Produktion
schwerer Quarks in der Elektron-Proton-Streuung über deren
semileptonischen Zerfall in
Myonen bestimmt. Der Schwerpunkt liegt dabei auf der Bestimmung des
Wirkungsquerschnittes von Beauty-Quarks. Ereignisse mit mindestens
einem Myon im Polarwinkelbereich von 35° < \Theta < 130 ° und
mit einem Impuls pµ >2.5 GeV werden mit dem
H1-Detektor identifiziert. Aus den Daten des Jahres 1995 sind 820
Ereignisse aus einer integrierten Luminosität von ò
L=2.6\pb-1 selektiert worden. Zur Bestimmung der
Wirkungsquerschnitte ist es notwendig, die Anteile von
Charm-Quarks, Beauty-Quarks und Untergrund zu unterscheiden. Dieses
erfolgt mittels einer Korrelationsverteilung zweier Variablen, die
sowohl auf dem Impuls des Myonkandidaten als auch auf dem
Energiefluß in der Umgebung des Myonkandidaten ('Aktivität') beruhen.
Aus einer Anpassung werden die sichtbaren
ep-Wirkungsquerschnitte für schwere Quarks in dem
kinematischen Bereich Q2 < 1 GeV2 und 0.07<y<0.93 bestimmt zu:
\sigmavis(ep -> c c X)=(1.24+/- 0.28+0.32-0.25) nb und
\sigmavis(ep -> b b X)=(1.02+/- 0.09+0.10-0.16) nb. Die
Extrapolation auf den gesamten kinematischen Bereich ergibt die totalen
ep-Wirkungsquerschnitte schwerer Quarks:
\sigmatot(ep -> c c X)=(976.8+/- 218.4+251.0 +324.5-193.4 -399.6) nb
und
\sigmatot(ep -> b b X)=(18.59+/- 1.69+1.86 +0.92-2.92 -0.92) nb.
Die daraus ermittlelten Photoproduktionswirkungsquerschnitte sind:
\sigma (
\gamma p -> c c X)=(12.9+/- 2.9+3.3 +4.3-2.5 -5.3) nb
bei
< W gamma p > =174 GeV und
\sigma( \gamma p -> b b X)=(0.245+/- 0.022+0.025 +0.012-0.038 -0.012) nb
bei < W gamma p > =182 GeV.
Die ersten Fehler stehen für statistische Unsicherheiten und die zweiten für
experimentelle systematische Unsicherheiten. Die dritten Fehler stehen für theoretische
Unsicherheiten aufgrund der Wahl der Gluondichte-Parametrisierung im
Proton und der Wahl des Fragmentationsmodells, und sie berücksichtigen einen
möglichen Anteil von Charm-Quarks aus Prozessen mit aufgelösten Photonen.
Die gemessenen Charm-Wirkungsquerschnitte stimmen im Rahmen der Fehler
mit bereits gemessenen Werten und der theoretischen Vorhersage
überein. Die
gemessenen Beauty-Wirkungsquerschnitte sind einen Faktor ~ 5
über den QCD-Vorhersagen in 'Next to Leading Order' (NLO).
Large Determination of the ep-Cross Section for Beauty Quarks via their Semileptonic Decay in Muons within the H1 Detector at HERA In this thesis the cross sections of the production of heavy quarks in ep collisions are measured via their semileptonic decay into muons. Events with at least one muon in the polar angle range 35°<\Theta<130° and a momentum pµ >2.5 GeV are identified with the H1 detector. The analysis is based on a selection of 820 events corresponding to an integrated luminosity of ò L=2.6\pb-1 of the data taken in the year 1995. To determine the cross sections it is necessary to distinguish the contributions of charm quarks, beauty quarks and background. This is done using the correlation distribution of two variables, which rely on the momentum of the myon and the energy flow surrounding the myon ('activity'). The result of a fit yields the visible ep cross sections within the kinematical range Q2<1 GeV2 and 0.07<y<0.93: \sigmavis(ep -> c c X)=(1.24+/- 0.28+0.32-0.25) nb and \sigmavis(ep -> b b X)=(1.02+/- 0.09+0.10-0.16) nb. The total ep cross sections are obtained extrapolating to the total kinematic range: \sigmatot(ep -> c c X)=(976.8+/- 218.4+251.0 +324.5-193.4 -399.6) nb and \sigmatot(ep -> b b X)=(18.59+/- 1.69+1.86 +0.92-2.92 -0.92) nb. This results in photoproduction cross sections of: \sigma( gamma p -> c c X)=(12.9+/- 2.9+3.3 +4.3-2.5 -5.3) nb at < W gamma p > =174 GeV and \sigma(\gamma p -> b b X)=(0.245+/- 0.022+0.025 +0.012-0.038 -0.012) nb at < W gamma p > =182 GeV. The first errors are statistical errors and the second errors represent experimental systematic uncertainties. The third errors represent uncertainties due to the choice of parametrisation of the gluon density in the proton, the choice of the fragmentation model and a possible contribution of resolved photons to charm production. The measured charm cross sections are within the errors in good agreement with values previously measured and also with the theoretical prediction of next to leading order calculations. But the measured beauty cross section is about five times higher than the next to leading order QCD predictions.