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Analysis of Events with Isolated Leptons and Missing Transverse Momentum in ep Collisions at HERA

Brandt, Gerhard Immanuel

German Title: Untersuchung von Ereignissen mit isolierten Leptonen und fehlendem Transversalimpuls in ep Kollisionen bei HERA

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A study of events with isolated leptons and missing transverse momentum in ep collisions is presented. Within the Standard Model (SM) such topologies are expected mainly from production of real W bosons with subsequent leptonic decay. This thesis continues the analysis of such events done in the HERA-1 period where an excess over the SM prediction was observed for events with high hadronic transverse momentum PTX > 25 GeV. New data of the HERA-2 period are added. The analysed data sample recorded in e+p collisions corresponds to an integrated luminosity of 220 pb-1 which is a factor of two more with respect to the HERA-1 analysis. The e-p data correspond to 186 pb-1 which is a factor of 13 more with respect to HERA-1. All three lepton generations (electrons muons and tau leptons) are analysed. In the electron and muon channels a total of 53 events are observed in 406 pb-1. This compares well to the SM expectation of 53.7 +- 6.5 events, dominated by W production. However a difference in the event rate is observed for different electron beam charges. In e+p data the excess of events with PTX > 25 GeV is sustained, while the e-p data agree with the SM. In the tau channel 18 events are observed in all HERA data, with 20+-3 expected from the SM. The events are dominated by irreducible background from charged currents. The contribution from W production amounts to about 22%. One event with PTX > 25 GeV is observed, where 1.4 +- 0.3 are expected from the SM.

Translation of abstract (German)

Eine Studie von Ereignissen mit isolierten Leptonen und fehlendem Transversal-Impuls in ep Kollisionen wird vorgestellt. Im Standardmodell (SM) werden Ereignisse mit dieser Topologie vorwiegend durch Produktion reeller W Bosonen mit anschliessendem leptonischen Zerfall erwartet. In der vorliegenden Arbeit wird die Suche solcher Ereignisse im HERA-1 Datensatz fortgefu"hrt, wo gegenu"ber der Erwartung im SM ein U"berschuss an Ereignissen mit hohem hadronischen Transversal-Impuls PTX > 25 GeV gefunden wurde. Dieser Analyse werden neue Daten aus der HERA-2 Datennahmeperiode hinzugefu"gt. Der analysierte Datensatz von aufgezeichneten e+p Kollisionen entspicht damit einer integrierten Luminosita"t von 220 pb-1, was etwa doppelt so viel ist wie in HERA-1. Der e-p Datensatz entspricht 186 pb-1, was etwa dreizehnmal so viel ist wie in HERA-1. Es wurden alle drei Lepton-Generationen (Elektronen, Myonen und Tau-Leptonen) analysiert. Im Elektron- und Myon-Kanal werden insgesamt 53 Ereignisse in 406 pb-1 beobachtet. Dies stimmt gut mit der Erwartung von 53.7 +- 6.5 Ereignissen im SM u"berein, die durch die Produktion reeller W Bosonen dominiert ist. Bei unterschiedlicher Ladung des ElektronStrahls werden jedoch unterschiedliche Ereignisraten beobachtet. Wa"hrend im e+p Datensatz der U"berschuss von Ereignissen mit PTX > 25 GeV nach wie vor besteht, stimmt der e-p Datensatz mit der Erwartung im SM u"berein. Im Tau-Kanal werden im gesamten HERA Datensatz 18 Ereignisse bei einer Erwartung von 20+-3 Ereignissen im SM beobachtet. Sie werden durch irreduziblen Untergrund aus geladenen Stro"men dominiert. Der Anteil an reeller W Produktion betra"gt dabei etwa 22%. Es wurde ein Ereignis mit PTX > 25 GeV bei einer Erwartung von 1.4 +- 0.3 Ereignissen im SM beobachtet.

Document type: Dissertation
Supervisor: Eisele, Prof. Dr. Franz
Date of thesis defense: 7 February 2007
Date Deposited: 27 Feb 2007 12:38
Date: 2007
Faculties / Institutes: The Faculty of Physics and Astronomy > Institute of Physics
DDC-classification: 530 Physics
Controlled Keywords: Lepton-Hadron-Streuung, Tauon, Elektron, Myon, H1 <Teilchendetektor>, HERA <Teilchenbeschleuniger>
Uncontrolled Keywords: charged-lepton interactions with hadrons
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