German Title: Massenspektroskopie neutraler Mesonen in der Photonhemisphaere bei HERA

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Abstract

Die inklusive Photoproduktion neutraler Mesonen mit dem Detektor H1 bei HERA ist das Thema dieser Arbeit. Der inklusive Wirkungsquerschnitt fuer die pi0- und eta-Produktion ist als Funktion der Transversalimpulse und der Rapiditaeten der Mesonen bei einer mittleren Schwerpunktsenergie des Photon-Proton-Systems von W(gamma p) = 208 GeV und bei einer Photon Virtualitaet von Q**2 < 0.01 GeV**2 gemessen worden. Die Mesonen wurden durch ihren Zerfall in zwei Photonen rekonstruiert. Die Photonen sind in den hoch aufloesenden Kalorimetern des H1-Experiments nachgewiesen worden. Bezogen auf eine fruehere H1-Messung von geladenen Teilchen, erlaubt diese Messung den kinematischen Bereich der Teilchenproduktion um zwei Rapiditaetseinheiten bis zu Werten von y = -3.5 in die Photon-Hemisphaere auszudehnen. Ein Vergleich der Daten mit Modellvorhersagen zeigt eine gute Uebereistimmung. Zur Untersuchung unterschiedlicher Produktionseigenschaften der pi0- und eta-Mesonen wurde das Verhaeltnis ihrer Produktionswirkungsquerschnitte als Funktion der Transversalimpulse der Mesonen gebildet und mit frueheren Ergebnissen der Omega-Photon Kollaboration (W(gamma p) = 13.7 GeV) verglichen. Schliesslich konnte gezeigt werden, dass die Untersuchung schwererer Teilchen, die ueber pi0- und eta-Mesonen in reine Photonzustaende kaskadieren, mit dem H1 Detektor aus Akzeptanzgruenden nur in einer exklusiven Messung moeglich ist.

Translation of abstract (English)

The topic of this dissertation is the analysis of the inclusive photoproduction of neutral mesons with the H1 detector at HERA. The inclusive cross section for photoproduction of pi0 and eta mesons is measured as a function of the transverse momentum and of the rapidity of the mesons at an average photon-proton center-of-mass energy of W = 208 GeV and for photon virtualities Q**2 below 0.01 GeV**2. The mesons were reconstructed through their decays into two photons which were detected in the high resolution electromagnetic calorimeters of the H1 experiment. The pi0 and eta measurements allow the kinematical region for the detection of single particle production to be extended, relative to previous charged particle measurements, by two rapidity units down to y = -3.5 in the photon hemisphere. Comparison with model predictions shows good agreement. In order to study different production mechanisms of the pi0 and eta mesons their relative production cross section as a function of the particles' transverse momenta was determined and compared with previous results of the Omega Photon Collaboration (W(gamma p) = 13.7 GeV). Finally, acceptance studies showed that the investigation of higher mass mesons whose decay cascade proceeds via neutral pions and eta particles into pure photonic final states is possible only in an exclusive measurement.