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Measurement of the Neutral Current Cross Section and Search for Contact Interactions with the H1 Experiment at HERA

Ellerbrock, Malte

German Title: Messung des Wirkungsquerschnittes für den neutralen Strom und Suche nach Kontaktwechselwirkungen mit dem H1-Experiment bei HERA

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Abstract

A measurement of the inclusive neutral current cross section for deep inelastic positron-proton scattering and a subsequent search for electron-quark contact interactions are presented. The analysis is based on data taken in 1999 and 2000 at a centre-of-mass energy of sqrt(s)=319 GeV with the H1 experiment at HERA. Substantial systematic improvements are achieved for the reconstruction of neutral current events at large four-momentum transfer Q^2. The precise measurement of the scattered electron using solely calorimetric information is established. The single and double differential cross sections dsigma/dQ^2 and d^2sigma/dxdQ^2 are measured in the range of 200<=Q^2<=30000 GeV^2 and 0.0032<=x_Bjorken<=0.65. The results are in good agreement with the Standard Model QCD prediction. The compatibility of the cross section measurement with the Standard Model and extensions beyond is quantified using a novel chi^2 fit, which strongly reduces the dependence on the shape of the proton parton densities. No significant indications of new physics are found. The analysis yields an upper bound on the quark radius of r_quark<1.1*10^(-18) m (CL=95%) and lower limits on electron-quark compositeness scales ranging from 1.5 to 4.8 TeV. The results are comparable to those of other analyses performed at HERA, LEP or TeVatron.

Translation of abstract (German)

Eine Messung des inklusiven Wirkungsquerschnittes für den neutralen Strom der tief-inelastischen Positron-Proton-Streuung und eine anschließende Suche nach Elektron-Quark Kontakt-Wechselwirkungen werden vorgestellt. Die Analyse beruht auf Daten, die in den Jahren 1999 und 2000 bei einer Schwerpunktsenergie von sqrt(s)=319 GeV mit dem H1-Experiment bei HERA aufgezeichnet wurden. Umfangreiche systematische Verbesserungen werden bei der Rekonstruktion der Ereignisse mit neutralem Strom bei hohen Viererimpulsüberträgen Q^2 erreicht. Die präzise Messung des gestreuten Elektrons alleine mit dem Kalorimeter wird etabliert. Die einfach- und doppelt-differentiellen Wirkungsquerschnitte dsigma/dQ^2 und d^2sigma/dxdQ^2 werden im Bereich 200<=Q^2<=30000 GeV^2 und 0.0032<=x_Bjorken<=0.65 gemessen. Die Ergebnisse sind in guter Übereinstimmung mit der QCD-Vorhersage des Standardmodells. Die Kompatibilität des gemessenen Wirkungsquerschnittes mit dem Standardmodell und dessen Erweiterungen wird mit Hilfe einer neuartigen chi^2-Anpassung quantifiziert, die die Abhängigkeit von der Form der Proton-Partondichten stark reduziert. Es werden keine signifikanten Anzeichen für neue Physik gefunden. Die Analyse liefert eine obere Grenze auf den Quarkradius von r_quark<1.1*10^(-18) m (CL=95%) und untere Ausschlussgrenzen auf Skalen von Elektron-Quark-'Compositeness' im Bereich von 1.5 bis 4.8 TeV. Die Ergebnisse sind vergleichbar mit denen anderer Analysen, die bei HERA, LEP oder am TeVatron durchgeführt wurden.

Item Type: Dissertation
Supervisor: Eisele, Prof. Dr. Franz
Date of thesis defense: 11 February 2004
Date Deposited: 08 Mar 2004 12:08
Date: 2003
Faculties / Institutes: The Faculty of Physics and Astronomy > Institute of Physics
Subjects: 530 Physics
Controlled Keywords: Wirkungsquerschnitt, Neutraler Strom, Kontaktwechselwirkung, H1 <Teilchendetektor>, HERA <Teilchenbeschleuniger>, Standardmodell <Elementarteilch
Uncontrolled Keywords: Neue Physik , Quarkradius , Quark-Substrukturnew physics , quark radius , quark compositeness
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