Helge Wollatz, Dissertation, Fachbereich Physik der Universität Hamburg, 1999 :

"Untersuchung von schweren Quarks durch Analyse von Ereignissen mit zwei Myonen am Speicherring HERA"

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Kurzfassung

In der vorliegenden Arbeit wird die Produktion schwerer Quarks in der Elektron-Proton-Streuung durch ihren semimyonischen Zerfall analysiert. Es wurden Ereignisse mit zwei Myonkandidaten im Polarwinkelbereich 20 ^º< q_m <160^º, die mit dem H1-Detektor bei HERA aufgezeichnet wurden, untersucht. Von einem der Myonkandidaten wurde ein minimaler Transversalimpuls von p_t,m > 1.9 GeV und vom anderen p_{t, m} > 1.4 GeV verlangt. Die Massenbereiche des J/Y- und des ¡-Mesons wurden ausgeschlossen. Mit den Daten der Jahre 1996 und 1997 stand eine integrierte Luminosität von L = 20.15 ipb zur Verfügung. Mit der Beschränkung auf Photoproduktion konnten 91 Ereignisse selektiert werden. Der Untergrundanteil wurde durch Analyse von Ereignissen mit einem Myonkandidaten berechnet. Der sichtbare Wirkungsquerschnitt für Ereignisse mit zwei Myonen, die aus dem Zerfall schwerer Quarks (Q=c,b) stammen, wurde bestimmt zu:

                                                        s_vis (ep -> e m_Qm_Q X) = 13.4 ± 3.3 (stat) ^+3.0_-2.7(syst) pb .

Um mit dieser Messung eine Aussage über den b-Wirkungsquerschnitt zu machen, wurde der entsprechende c-Wirkungsquerschnitt subtrahiert. Dieser wurde mit einer Monte-Carlo-Simulation bestimmt, die durch Vergleich mit einer Messung von D^*-Mesonen an die Daten angepaßt wurde. Der sichtbare b-Wirkungsquerschnitt stimmt im Rahmen der Fehler mit der Vorhersage für Photon-Gluon-Fusion (direkt, in führender Ordnung), berechnet durch den Monte-Carlo-Generator AROMA 2.2, überein. Das Verhältnis der Messung zur Monte-Carlo-Vorhersage ist:

                                                                                   1.47 ± 0.55(stat) ^+0.52_-0.47(syst) .

Titel

Kurzfassung

Summary

In this thesis the production of heavy quarks in electron proton collisions was analysed via their semimuonic decay. Events with two muon candidates in the polar angle range 20 ^º< q_m <160^º, which were taken with the H1 detector at HERA, were studied. For one muon candidate a transverse momentum of     p_{t, m} > 1.9 GeV was required, for the other p_{t, m} > 1.4 GeV. The invariant mass regions of the J/Y and ¡ mesons were excluded. The analysed data of the years 1996 and 1997 correspond to an integrated luminosity of  L = 20.15 ipb. With the restriction to photoproduction 91 events were selected. The background fraction was calculated from the analysis of events with one muon candidate. The visible cross section for events with two muons from the decay of heavy quarks (Q=c, b) was determined to:

                                                        s_vis (ep -> e m_Qm_Q X) = 13.4 ± 3.3 (stat) ^+3.0_-2.7(syst) pb .

In order to extract the b cross section the corresponding c cross section was subtracted. This cross section was calculated from a Monte Carlo simulation and normalized to the data by comparison with a D^* measurement. The measured b cross section agrees within the errors with the expectation for photon gluon fusion in the direct process derived from the leading order Monte Carlo generator AROMA 2.2. The ratio of the measurement to the Monte Carlo expectation is:

                                                                                   1.47 ± 0.55(stat) ^+0.52_-0.47(syst) .