Beauty-Produktion in Tief- Inelastischen Streuprozessen bei Z EUS Benjamin Kahle, Vincenzo Chiochia und Katarzyna Wichmann DPG-Frühjahrstagung Mainz 2004

Beauty-Produktion in Tief-Inelastischen Streuprozessen bei ZEUS

Beauty-Produktion in Tief-Inelastischen Streuprozessen bei ZEUS

Benjamin Kahle, Vincenzo Chiochia und Katarzyna Wichmann

DPG-Frühjahrstagung Mainz 2004

• HERA I• b-Produktion bei ZEUS

• Auswahl der Ereignisse

• Wirkungsquerschnitte

• HERA II Strategie• Mikro-Vertex-Detektor (MVD)

• Zusammenfassung / Ausblick

29.03.2004 DPG-Frühjahrstagung Mainz Benjamin Kahle2

MotivationMotivationWarum messen wir Beauty Produktion in tief inelastischer Streuung (DIS)?

Inklusive und Exklusive Produktions-Wirkungsquerschnitte für schwere Quarks sind in der QCD verknüpft

Wichtiger Test der perturbativen QCD

• Gutes Beispiel von Multi-Skalen-Problemen (QCD, Q2, Mb)

• Einfach- und doppeltdifferentielle Wirkungsquerschnitte durch Identifizierung eines oder beider schwerer Quarks. Vergleich mit theor. Vorhersagen

• Saubere experimentelle Bedingungen

• Elektron in NC-DIS (QED) reduziert die theoretische Unsicherheit


ZEUSZEUS

MVD

CTD

- Hauptziel des MVD: Auflösung sekundärer Vertizes (Produktion schwerer Quarks, -Physik)

- Spurrekonstruktion zusammen mit CTD (Driftkammer)

- Einbau in ZEUS 2001

- erste ep-Daten Sommer 2002

- erste Physikdaten Herbst 2003

ZEUS nach dem Luminositätsupgrade mit neuen Komponenten (z.B. mit Mikro-Vertex-Detektor MVD)


Produktion des b-QuarksProduktion des b-QuarksO(ems)

Tief Inelastische Streuung (DIS):Q2 > 1GeV2 Positron streut in den zentralen Detektor

e (k) e (k´)

p (p)X

g

b

b

Q2

Photon Virtualität:

Bjorken x:

Inelastizität:

Pseudorapidität:

222 )( kkqQ

qP

Qx

2

2

kP

qPy

Variablen

2tanln

NLO-Rechnungen mit HVQDIS: • Virtuelle Photonen (DIS)• LO-Matrixelemente• Höhere Ordnung QCD-Strahlung • Partonenschauer basierend auf

DGLAP-Gl.


Jet

Jet

Vertex

Vertex

Messung des b-QuarksMessung des b-QuarksIdentifizierung des b-Zerfalls mit Hilfe von Myonen:

• pTrel Messung

pTrel ist der Impuls des Myons

relativ zur Jetachse (Myon eingeschlossen)

• Lebensdauer Methode

Stoß-Parameter:

kürzester Abstand zwischen primärem Vertex und einer Teilchenspur (hier das )

Vertex Methode:

Primärer und sekundärer Vertex werden durch Spuren geladener Teilchen rekonstruiert.

b-Zerfall

c

b

b

cW-

W+

g

s

Frag.

CMS

relTp

ee

p

Jet

Zerfall des schweren Quarks

Stoß-Parameter

Jet


b in DISb in DIS


Ereignis AuswahlEreignis Auswahl

Inklusives DIS-Sample:

• ZEUS 99/00: =72 pb-1

•

•

• gut rekonstruiertes Positron mit

• Rekonstruierter Vertex innerhalb von 50cm vom nominellen IP

GeV6, BreitjetTE 5.22 LAB

jet

reich)(Zentralbe GeV2 und 3.1 9.0 Tp

)(rückwärts GeV2 und 9.06.1 p

22 GeV2Q

GeV10E

Myon Auswahl:

• Passende Spuren in der zentralen Spurkammer und Myon Kammer (interne und externe Kammern)

•

•

Jet Suche:

• Rekonstruiert durch Spuren und im Kalorimeter deponierte Energie

• Verwendung des Durham-Algorithmus (Myon ist im Jet eingeschlossen)

• Mindestens ein Jet gefordert mit:

99/00 Analyse

0.70.05 y


Beauty in DISBeauty in DIS

Anpassung des MC ergibt:

b-Anteil = 29.0 +/- 5.5%

~ 940 Ereignisse

Semileptonischer b-Zerfall +

• Semileptonische c-Zerfälle

• Leichte Quarks

härteres pTrel Spektrum

für Beauty


Wirkungsquerschnitt (Q2 und x)Wirkungsquerschnitt (Q2 und x)Differentielle Wirkungsquerschnitte für 99/00 als Funktion von Q2 and x:

pb)sys.()stat.(7.59.40

X) jet e(ep0.64.4

totvis

Überschuss?

pb28 3.55.3NLO

GeV 4.75m und

4mQ mit

b

2b

22,

FR

Überein-stimmung innerhalb von 2,5 Standard-abweichungen


Wirkungsquerschnitt (pT und )Wirkungsquerschnitt (pT und )Differentielle Wirkungsquerschnitte für 99/00 als Funktion von pT

und :

Ein Überschuss der Daten über den Vorhersagen bei kleinem Q2, kleinem x, kleinem pT und großen

Wird in den Daten ab 2003 weiter untersucht

μη


HERA II StrategieHERA II StrategieZusätzlich zur höheren Luminosität mit HERA II werden neue Detektorkomponenten (MVD) und neue Tools wie GMUON (Global Myon Finder) benutzt.

Es kann die Luminosität für b in DISerhöht werden, durch:

• Lockerung des pT-Schnittes

• Jet nicht unbedingt erforderlich

• Erweiterung des -Bereichs in

den Vorwärtsbereich

Höhere Statistik vor allem bei kleinem pT, so dass die Abweichung der NLO-Rechnungen

von den 99/00 Daten weiter untersucht werden kann


Der MVDDer MVD

e+ p

Der Vorwärtsbereich:• 4 Räder • jedes bestehend aus 2 Lagen

mit 14 Si Detektoren• Insgesamt 112 Halbmodule,

>50k Kanäle

Der Zentralbereich:• 30 Leitern • jede aus 5 Modulen mit 4 Si

Detektoren• Insgesamt 300 Halbmodule,

>150k Kanäle

Silizium-Streifen-Detektor• n-dotiertes Silizium 300 mm

Dicke mit p+ Implantationen

• S/N ~ 15 (senkrechte Spuren)

• Ausleseabstand 120 m

• Hit-Auflösung < 20 m (bis 20° Einfallswinkel)

• Effizienz > 99,9%


Beauty Ereignis in neuen DatenBeauty Ereignis in neuen Daten

e

X

Jet

Q2 = 43,64 GeV2

x-y z-r

Froschaugen Ansicht

Jet

Jet

Jet

MVD Hits


Zusammenfassung und AusblickZusammenfassung und Ausblick• Die NLO-Rechnungen geben eine brauchbare Beschreibung der

Daten für Beauty in DIS bei ZEUS - mit Ausnahme der Region bei kleinem Q2 oder pT

• Die HERA II Daten bieten eine verbesserte Auflösung zum Nachweis von b-Zerfällen über die Lebensdauermessung

• Es können losere Schnitte verwendet und kleinere pT zugelassen werden um eine deutlich größere Statistik zu gewinnen

• Möglicherweise können damit doppelt differentielle Wirkungsquerschnitte berechnet werden

Wichtiger Test der pQCD


• Vertex Methode:Primärer und sekundärer Vertex werden durch Spuren geladener Teilchen rekonstruiert. Der Abstand l zwischen ihnen ist dann:

• Stoß-Parameter:kürzester Abstand zwischen primärem Vertex und einer Teilchenspur (hier das )

Lebensdauer MessungLebensdauer Messung

cl

Jet

Jet

Vertex

Vertex‘

‘

Produktion des schweren QuarksStrahl Position

Jet AchseZerfall des schweren Quarks

Stoß-Parameter

mBc 500)(

Documents

Beauty-Produktion in Tief- Inelastischen Streuprozessen bei Z EUS Benjamin Kahle, Vincenzo Chiochia und Katarzyna Wichmann DPG-Frühjahrstagung Mainz 2004