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Measurement of the D* Meson Cross Section and Extraction of the Charm Contribution, F2c(x,Q2), to the Proton Structure in Deep Inelastic ep Scattering with the H1 Detector at HERA

Jung, Andreas Werner

German Title: Messung des D* Meson Produktionswirkungsquerschnittes und Extraktion des Charm Beitrages, F2c(x,Q2), zur Protonstruktur in tiefunelastischer ep-Streuung mit dem H1-Detektor bei HERA

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PDF, English (Dies ist die Originalfassung der Arbeit wie sie auch dem Dekanat fuer Physik vorliegt.) Print-on-Demand-Kopie (epubli)
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Abstract

Die Produktion von D*-Mesonen in tiefunelastischer Streuung bei HERA wurde mit Daten untersucht, die mit dem H1-Detektor in den Jahren 2004-2007 aufgezeichnet wurden. Diese Daten entsprechen einer integrierten Luminosität von 347 pb-1, welches eine Steigerung der verfügbaren Statistik um den Faktor acht, verglichen mit der vorherigen H1-Publikation, darstellt. Der sichtbare Bereich dieser Messung deckt Photonvirtualitäten von 5 < Q2 < 100 GeV2 und einen erweiterten Inelastizitätsbereich von 0,02 < y < 0,70 ab. Das D*-Meson wird dabei im Transversalimpulsbereich ab pT (D*) > 1,5 GeV in einem Pseudorapiditätsbereich von |eta(D*)| < 1,5 gemessen. Einfach- und doppeltdifferentielle Verteilungen werden mit perturbativen QCD Vorhersagen in führender und nächstführender Ordnung verglichen. Der systematische Fehler der Messung ist entscheidet verringert worden. Der Beitrag von charm-Quarks zur Protonstruktur, F2c(x,Q2), wird in zwei verschiedenen QCD Evolutionsschemata aus den gemessenen D*-Meson Wirkungsquerschnitten bestimmt und mit pQCD Vorhersagen in nächst-führender Ordnung verglichen. Dabei wird eine, verglichen mit der letzten H1-Publikation, 18fach höhere Statistik genutzt. Die vorliegende Arbeit umfaßt ebenfalls ein erfolgreich beendetes Hardwareprojekt: Die Inbetriebnahme und Optimierung der dritten Stufe des schnellen Spurtriggers (FTT) bei H1, die Anfang 2006 erfolgreich abgeschlossen wurde. Der FTT ist in die ersten drei Stufen des zentralen H1-Triggersystems integriert und stellt eine verbesserte Selektivität für die Identifizierung von Ereignissen mit geladenen Teilchen zur Verfügung. Die dritte Stufe des FTT führt innerhalb von 100 Mikrosekunden eine spurbasierte Ereignisrekonstruktion aus und ist als Computerfarm, bestehend aus PowerPC Karten, realisiert. Außerdem wurde die FTT Simulation in die Simulation des H1-Triggersystems integriert.

Translation of abstract (English)

Inclusive production of D* mesons in deep inelastic scattering at HERA is studied using data taken with the H1 detector in the years 2004 to 2007 corresponding to an integrated luminosity of 347 pb-1. The measurement covers the region 5 < Q2 < 100 GeV2 in photon virtuality and the increased region 0.02 < y < 0.70 in the inelasticity of the scattering process. The visible range of the D* meson is restricted in transverse momentum and pseudorapidity to pT (D*) > 1.5 GeV and |eta(D*)| < 1.5. The present measurement is based on an eightfold increased statistics compared to the previous H1 publication and provides a significantly reduced systematic error. Single and double-differential cross sections are compared to leading and next-to-leading order perturbative QCD predictions. The charm contribution, F2c(x,Q2), to the proton structure in different QCD evolution schemes is derived from the D* cross sections and compared to next-to-leading order perturbative QCD predictions. This F2c measurement is performed using a factor of 18 more data compared to the previous H1 publication. The present thesis additionally describes a successfully completed hardware project: The commissioning and optimisation of the third level of the H1 Fast Track Trigger (FTT), which was fully operational from 2006 onwards. The FTT is integrated in the first three levels of the H1 trigger system and provides enhanced selectivity for events with charged particles. The third trigger level of the FTT performs a track-based event reconstruction within a latency of about 100 microseconds. The third trigger level of the FTT is realised by a farm of PowerPC boards. Furthermore, the FTT simulation is now incorporated into the H1 trigger simulation.

Item Type: Dissertation
Supervisor: Schultz-Coulon, Prof. Dr. Hans-Christian
Date of thesis defense: 14 January 2009
Date Deposited: 27 Jan 2009 10:11
Date: 2008
Faculties / Institutes: The Faculty of Physics and Astronomy > Kirchhoff Institute for Physics
Subjects: 530 Physics
Controlled Keywords: Charm, Elektron-Proton-Streuung, Differentieller Wirkungsquerschnitt, H1 <Teilchendetektor>, HERA <Teilchenbeschleuniger>, Echtzeitsystem
Uncontrolled Keywords: Schneller Spurtrigger , FTT , PowerPC , ProtonstrukturFast Track Trigger , FTT , PowerPC , Proton structure
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