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Measurement of Inclusive and DiJet D*-Meson Photoproduction at the H1 Experiment at HERA

Urban, Klaus

German Title: Messung von Inklusiver und DiJet D*-Meson Photoproduktion am H1 Experiment bei HERA

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Abstract

In der vorliegenden Arbeit wird der Produktionsmechanismus von Charm-Quarks in Elektron-Proton-Streuungen am Speicherring HERA untersucht. Der analysierte Datansatz entspricht Luminositaeten von 30.68 pb^-1, 68.23 pb^-1 und 93.39 pb^-1. Der Nachweis von Ereignissen mit Charm-Quarks erfolgt durch die Rekonstruktion von D*-Mesonen im kinematischen Bereich der Photoproduktion. D*-Mesonen werden erstmals mit Hilfe der dritten Stufe des Fast-Track-Triggers des H1-Experiments selektiert. Hierdurch konnte der Phasenraum im Vergleich zur vorangegangenen Messung entscheidend erweitert und die Statistik um einen Faktor acht erhoeht werden. Der untersuchte kinematische Bereich erstreckt sich ueber eine Photonvirtualitaet von Q^2<2 GeV^2 und eine Schwerpunktsenergie des Photon-Proton-Systems von 100<W_gp<285 GeV. D*-Mesonen werden mit einem minimalen transversalen Impuls von 1.8 GeV im Bereich der Pseudorapiditaet |eta| < 1.5 untersucht. Die Messung in Photoproduktion und kleinen p_t(D*) liegt an der Grenze zur Gueltigkeit der pertubativen QCD und ist daher von besonderem Interesse. In einer weiterfuehrenden Messung werden, basierend auf den Ereignissen mit D* Mesonen, mindestens zwei Jets selektiert. Es werden Jets mit p_t > 4 GeV bzw. p_t > 3 GeV im Bereich der Pseudorapiditaet |eta| < 1.5 untersucht. Hierbei wird verlangt, dass einer der selektierten Jets mit dem D*-Meson assoziiert ist. Die Rekonstruktion von zwei harten Partonen ermoeglicht einen tieferen Einblick in den Produktionsmechanismus der Charm-Quarks. Diese Messung zeigt, dass Prozesse mit aufgeloesten Photonen im untersuchten Phasenraum eine entscheidene Rolle bei der Photoproduktion von Charm-Quarks spielen. Einfach- und doppeltdifferentielle Wirkungsquerschnitte beider Ereignismengen werden mit Vorhersagen der pertubativer QCD in fuehrender und naechsthoeherer Ordnung verglichen.

Translation of abstract (English)

In the present analysis the production mechanism of charm quarks in electron proton scattering at the HERA collider is investigated using 30.68 pb^-1, 68.23 pb^-1 and 93.39 pb^-1 of data collected with the H1 experiment. Events containing charm quarks are detected by the reconstruction of D* mesons in the kinematic domain of photoproduction. For the first time D* mesons are selected on the basis of the third level of the H1 Fast Track Trigger. Compared to the previous analysis the phase space studied was extended significantly and the data statistics increased by a factor of eight. The investigated kinematic region covers photons of virtuality of Q^2<2 GeV^2 and photon-proton center-of-mass energies in the range of 100<W_gp<285 GeV. D* mesons are measured with transverse momenta of at least 1.8 GeV and pseudorapidities |eta| < 1.5. The measurement in photoproduction and low p_t(D*) is of particular interest since it allows the test of different theoretical models at the limit of applicability of pertubative QCD. In a further measurement, which is based on the events with D* mesons, at least two jets are selected. Jets with p_t > 4 GeV and p_t > 3 GeV, are studied in the pseudorapidity range of |eta| < 1.5, where one of the selected jets is associated with the D* meson. The investigation of two hard partons, by means of the jets, results in an improved understanding of the production mechanism of charm quarks. This measurement demonstrates that resolved photon processes play an important role in the photoproduction of charm quarks. Single and double differential cross sections of both event samples are compared to predictions of pertubative QCD in leading and next to leading order.

Item Type: Dissertation
Supervisor: Schultz-Coulon, Prof. Dr. Hans-Christian
Date of thesis defense: 28. January 2009
Date Deposited: 03. Mar 2009 10:58
Date: 2008
Faculties / Institutes: The Faculty of Physics and Astronomy > Kirchhoff Institute for Physics
Subjects: 530 Physics
Uncontrolled Keywords: D* , heavy , quarks , charm , flavor , H1 , HERA , Photoproduction
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