Untersuchung der ln (1/x) -Verteilung mit JADE-Daten bei 22-44 GeV

Blumenstengel, Mona; Bethke, Siegfried

doi:urn:nbn:de:hbz:82-opus-4953

Untersuchung der ln (1/x) -Verteilung mit JADE-Daten bei 22-44 GeV

Blumenstengel, Mona

2002 & 2003

Verantwortlichkeitsangabevorgelegt von Mona Blumenstengel (geb. Craciun)

ImpressumAachen : Publikationsserver der RWTH Aachen University 2002

Umfang101 S. : graph. Darst.

Aachen, Techn. Hochsch., Diss., 2002

Prüfungsjahr: 2002. - Publikationsjahr: 2003

Genehmigende Fakultät
Fak01

Hauptberichter/Gutachter
Bethke, Siegfried (Thesis advisor)

Tag der mündlichen Prüfung/Habilitation
2002-11-21

Online
URN: urn:nbn:de:hbz:82-opus-4953
URL: https://publications.rwth-aachen.de/record/57228/files/03_025.pdf

Einrichtungen

Fakultät für Mathematik, Informatik und Naturwissenschaften (100000)

Inhaltliche Beschreibung (Schlagwörter)
Physik (frei) ; Quantenchromodynamic (frei) ; Quark-Masseneffekte (frei)

Thematische Einordnung (Klassifikation)
DDC: 530

Kurzfassung
Diese Dissertation beinhaltet Studien von physikalischen Prozessen untersucht mit Hilfe von Beschleunigerdaten der Experimenten JADE und OPAL. In den Beschleunigern PETRA am DESY und LEP am CERN wurden Elektronen und Positronen zur Kollision gebracht. In den Kollisionen entstehen Kaskaden von geladenen und neutralen Teilchen. Hadronen sind die in der Natur einzig möglich existierende gebundene Zustände der Quarks und Gluonen auch Partonen genannt, die Bausteine der Quantenchromodynamik (QCD). QCD ist die Theorie der starken Wechselwirkung von Quarks und Gluonen beschreibt. Die Quarks erscheinen in verschiedenen Sorten auch Flavours genannt. Der zentrale Punkt dieser Arbeit ist die Reanalyse der JADE-Daten. Es hat sich gezeigt dass die neue Monte-Carlo-Simulation des JADE- Detektors die Daten gut beschreibt. Wir haben so zum ersten Mal mit JADE-Daten bei 22, 35 und 44 GeV die ln(1/x)-Verteilung fur geladene Teilchen aus der Elektron-Positron-Vernichtung in hadronische Endzustände gemessen, In dem Ausdruck ln(1/x) ist x der Impulsbruchteil der Hadronen. Die Form der ln(1/x)-Verteilung ist aus theoretischer Sicht eine Folge der destruktiven Interferenz zwischen niederenergetischen Gluonen. Die theoretische Vorhersage für die Form der ln(1/x)-Verteilung die in dieser Arbeit verwendet wurde, ist die sogenannte Fong-Webber-Parametriesierung. Diese Parametrisierung wurde bei kleinen x-Werten durch das Zusammenfassen aller Divergenzen der NLLA, eine der QCD Rechenansätze die alle führenden und nächst-führenden Logarithmen in einem gegebenen Entwicklungsparameter, z.B. x berücksichtigt, durchgeführt. In Übereinstimmung mit der destruktiven Interferenz der niederenergetischen Gluonen, wird die Produktion von Hadronenbei kleinen x unterdrückt. Diese Dissertation beinhaltet auch einen wichtigen QCD-Test. Es wurde die Energieabhängigkeit der Maximumsposition der ln(1/x)-Verteilung für einen Schwerpunksenergiebereich des Elektron-Positron-Systems zwischen 22 und 201 GeV geprüft mit Hilfe der JADE -Daten zwischen 22 und 44 GeV und der veröffentlichten OPAL-Daten ab 91 GeV. Die NLLA-Vorhersage für die Maximumsposition der ln(1/x)-Verteilung beschreibt die Messpunkte gut. Der QCD-Parameter dieser Vorhersage ist der Skalenparameter, mit dessen Hilfe die Größe der Effekte der Quarkmasse abgeschätzt wurde. In diesem Sinne wurde eine scheinbare Flavourabhängigkeit des Skalenparameters eingeführt. Es wurden 3 unterschiedliche Skalenparameter benutzt und zwar einen für die ersten drei leichtesten Quarksorten u,d und s, einen für die etwas schwerere Quarksorte c und einen für die bei den untersuchten Energien schwerste Quarksorte b. Es wurde also über einen Parameter, der aus der QCD-Sicht flavourunabhängig ist, innerhalb der QCD-Vorhersage für die Maximumsposition der ln(1/x)-Verteilung für masselose Quarks und mit Hilfe der unterschiedlichen Flavourmischung bei verschiedenen Schwerpunktsenergien unter Zwangsbedingungen versucht zwischen leichten und schweren Quarks zu differenzieren. Die Zwangsbedingungen sind die direkten flavourabhängigen Messungen der Maximumsposition ln(1/x)-Verteilung der OPAL Kollaboration bei 91 GeV. Die Masseneffekte spiegeln sich in den unterschiedlichen Werten die wir für den Skalenparameter für u,d,s-Quarks und den Skalenparameter für b-Quarks gemessen haben. Der gemessene Wert des Skalenparametes für u,d,s-Quarks weicht um etwa 2 Standardabweichungen von dem des Skalenparameters für b-Quarks ab, das deutet auf Masseneffekte in der Größenordnung von 30% hin.

This dissertation containts studis of physical processes investigated with accelerator data from the experiments JADE and OPAL. In the accelerators PETRA at DESY and LEP at CERN electrons and positrons were colliding. The events contain cascades of charged and neutral particles. Hadrons are the only one possible bounded state of quarks and gluons, knewn also as partons, which can exist in the nature. The quarks and gluons are the elementar components of the quantum chromodynamic (QCD). QCD is the theory which describes the strong interaction between quarks and gluons. Quarks appear in different species named flavours. The central point in this analysis is the reanalysis of the JADE data. It was shown that the new Monte-Carlo simulation of the JADE detector describes the data well. We measured for the first time with JADE data at 22, 35 and 44 GeV the ln(1/x) distribution for charged particles stemming from the annihilation of electrons and positrons in hadronic events. In the expresion ln(1/x) is x the fractional momentum of the hadrons. The theoretical shape of the ln(1/x) distribution is a consequence of the destructive interference between soft gluon contributions. The theoretical prediction for the shape of the ln(1/x) distribution used in this work is the Fong-Webber parametrisation. At small x the Fong-Webber parametrisation was performed by summing all divergences of the NLLA, one of the QCD computing approaches which uses all leading and next-to-leading logarithms in a given expansion parameter, for example in x. In agreement with the destructive interference between soft gluon contributions the hadron production at small x is suppressed. This dissertation containts also an important test of QCD. The center-of-mass energy dependence of the peak position of the ln(1/x) distribution between 22 and 201 GeV, with JADE data between 22 and 44 GeV and with published OPAL data above 91 GeV was studied. The NLLA prediction for the peak position of the ln(1/x) distribution describes the measured points well. The quark mass effects were also estimated over the scale parameter, this is the QCD parameter of the just mentioned NLLA predicton. For that it was introduced a apparent flavour dependence of the scale parameter. We used 3 different scale parameters, one for the first three quarks species with the lightest mass u, d and s, one for the quark species c and one for the heaviest quark species b. Using the the QCD prediction for the peak position for the ln(1/x) distribution under constraints, together with the different flavour composition at different center-of-mass energies we attempt to distinguish between light and heavy quarks. For that purpose we intoduced a apparent flavour dependence of the scale parameter. The constraints which have been used are the direct flavour dependent measurements of the peak position of the ln(1/x) distribution made by the OPAL collaboration at 91 GeV. The effects of quark mass are reflected in the different values measured for the scale parameter for the u,d,s quarks and for the scale parameter for the b quaks. The values of the just mentioned parameters diverge of about 2 standard deviation, this indicats a magnitude of the effects of quark mass of about 30%.

OpenAccess:
PDF
(additional files)