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Maria Laach, 12. September 2005 PHYSIK BEI HERA Der weltweit einzige ep-Collider Thomas Schörner-Sadenius Universität Hamburg DPG-Herbstschule Maria Laach.

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1 Maria Laach, 12. September 2005 PHYSIK BEI HERA Der weltweit einzige ep-Collider Thomas Schörner-Sadenius Universität Hamburg DPG-Herbstschule Maria Laach 12. September 2005

2 Maria Laach, 12. September 2005T. Schörner-Sadenius: Physik bei HERA2 H1 Hermes ZEUS DESY HERA PETRA

3 Maria Laach, 12. September 2005T. Schörner-Sadenius: Physik bei HERA3 GLIEDERUNG eine Tour de Force de HERA in 60 Minuten Grundlagen der HERA-Physik – was ist das Proton? HERA und die Experimente H1 und ZEUS Das Proton und seine Struktur Der hadronische Endzustand, Jets Die Physik schwerer Quark Diffraktion Exotische und neue Physik } Je nach Zeit und Laune Kein Ergebnis-Marathon – statt dessen lieber Verständnis der Basics!

4 Maria Laach, 12. September 2005T. Schörner-Sadenius: Physik bei HERA4,Z,W k Lepton (e ± ) Proton P k(e ±, ) Neutral current (NC): ep eX Charged current(CC): ep X KINEMATIK DER ep-STREUUNG Das Elektron als Sonde, x und Q 2 p=xP Q 2 =-q 2 =-(k-k) 2 y=1-E/E: Inelastizität Q 2 : Auflösung ~1/Q] bei gegebenem s nur zwei Variablen unabhängig: Q 2 = s·x·y x=Q 2 /2Pq: Anteil des Proton- impulses in harter Streuung. E e = 27.5 GeV E p = 920 GeV s = 4E e E p ~ 318 GeV

5 Maria Laach, 12. September 2005T. Schörner-Sadenius: Physik bei HERA5 STRUKTUR DES PROTONS Von Rutherford zum Quark-Parton-Modell Höhere Energien: Unelastische ep-Streuung zwei Variablen Q 2, ! Hofstadter et al.: Elastische Streuung am Proton, Formfaktoren G E,M -- G E,M : Formfaktoren Ausdehnung -- G 2 E,M ~(1+Q 2 ) -1 W 1,2 entsprechen den (quadrierten) elastischen Formfaktoren G E,M ! Elastische Rutherford/Mott-Streuung von Spin-1/2 an Spin-0 (1/2): -- Rutherford/Mott-Streuung mit Rückstoss -- Spin-1/2-Target magnetische WWirkung SLAC 1969: W 1,2 hängen nur von einer dimensionslosen Variable x=Q 2 /2 ab – und nicht von zwei Variablen Q 2 und – Scaling. Wieso? Bjorken: Parton-Hypothese! Ausdehnung des Protons durch punktförmige Spin-1/2-Partonen (die später mit den Quarks identifiziert wurden)!

6 Maria Laach, 12. September 2005T. Schörner-Sadenius: Physik bei HERA6 STRUKTUR DES PROTONS Frühe Messung des Skalenverhaltens Die Struktur ist bei festem x von Q 2 und unabhängig! W2W2

7 Maria Laach, 12. September 2005T. Schörner-Sadenius: Physik bei HERA7 STRUKTUR DES PROTONS Auf dem Weg zur QCD – Quark-Parton-Modell Unelastische ep-Streuung = Summe der elastischen eq-Streuungen Strukturfunktionen F 1,2, z.B.: fq i (x)dx: Wahrkeit, ein Parton vom Typ i mit Impulsanteil x im Interval [x,x+dx] zu finden. Partonverteilungs/dichte-Funktionen (parton distribution functions, PDFs): f i (x) Nicht-wwirkende Partonen Wwirkende Partonen f i (x) x 1/31 Scaling in einfachen Worten: Die Bestandteile des Protons sind punktförmige – die Auflösung Q 2 spielt keine Rolle! Diese (drei) Partonen nennt man die Valenzquarks des Protons.

8 Maria Laach, 12. September 2005T. Schörner-Sadenius: Physik bei HERA8 Quarks strahlen Gluonen ab, Gluonen strahlen Gluonen ab und zerfallen in zwei Quarks. Virtuelle Fluktuationen! Mit jeder Abstrahlung wird Dichte der Partonen bei hohen x kleiner, die bei kleineren x-Werten nimmt zu. Proton=Valenzquarks + Seequarks + Gluonen! STRUKTUR DES PROTONS Der heutige Stand: Quantenchromodynamik - QCD Letzter Schritt: Es gibt Gluonen! Mit steigendem Auflösungsvermögen Q 2 kann man mehr von diesen Prozessen / Partonen bei kleinen x sehen (und weniger Partonen mit hohem x). F 2 (x) F 2 = F 2 (x,Q 2 ) – Scaling Violations

9 Maria Laach, 12. September 2005T. Schörner-Sadenius: Physik bei HERA9 STRUKTUR DES PROTONS QCD verletzt das Skalenverhalten! Für kleine y, E~E: F 2 (x,Q 2 ) Q2Q2 SLAC 69! Mit steigendem Q 2 nimmt Valenz- quarkdichte ab (q qg). Mit steigendem Q 2 nimmt See- quarkdichte zu (g qq).

10 Maria Laach, 12. September 2005T. Schörner-Sadenius: Physik bei HERA10 GRUNDLAGEN DER HERA-PHYSIK Die Bedeutung von x und Q 2

11 Maria Laach, 12. September 2005T. Schörner-Sadenius: Physik bei HERA11 GRUNDLAGEN DER HERA-PHYSIK x und Q 2 im Wechselspiel

12 Maria Laach, 12. September 2005T. Schörner-Sadenius: Physik bei HERA12 DESY UND HERA ep-Collider im Herzen von Hamburg Umfang 6.3 km E e = 27.5 GeV E p = 920 GeV

13 Maria Laach, 12. September 2005T. Schörner-Sadenius: Physik bei HERA13 HERA-Luminosität Lumi-Upgrade im Jahr 2000 Physik-Lumi: HERA-I (ZEUS): 132pb -1 HERA-II (e+) : 40.6pb -1 HERA-II (e-) : ~100pb -1 HERA I HERA I+II

14 Maria Laach, 12. September 2005T. Schörner-Sadenius: Physik bei HERA14 DAS H1-EXPERIMENT Asymmetrische Detektoren – ep-CMS! -- LAr-Kalorimeter mit Zellen -- SpaCal: rückwärtiges Kalorimeter -- 2 grosse Jetkammern -- Silizium zentral/rückwärts -- Myon-System Elektron Proton Physiker aus 12 Ländern -- HERA-Halle Nord -- 15*15*15m 3

15 Maria Laach, 12. September 2005T. Schörner-Sadenius: Physik bei HERA15 DAS H1-EXPERIMENT Etwas schematischer

16 Maria Laach, 12. September 2005T. Schörner-Sadenius: Physik bei HERA16 DAS H1-EXPERIMENT im Eventdisplay

17 Maria Laach, 12. September 2005T. Schörner-Sadenius: Physik bei HERA17 NOCH EIN H1-EREIGNIS High-Q 2 NC! e+e+ Jet e+e+ p

18 Maria Laach, 12. September 2005T. Schörner-Sadenius: Physik bei HERA18 Das ZEUS -Experiment e p Wechselwirkungspunkt Vertex-Detektor Nachweis der Zerfaelle langlebiger Teilchen Spurkammern Feld/Signal-Draehte (Ionisationsnachweis, Impulsmessung geladener Teilchen) Uran-Kalorimeter (Energiemessung neutraler und geladener Teilchen) kompensierend Solenoid Weitere Kalorimeter Muon-Kammern 20*12*11 Meter 3600 Tonnen Ca. 25 Komponenten

19 Maria Laach, 12. September 2005T. Schörner-Sadenius: Physik bei HERA19 ZEUS-Microvertex-Detector (MVD) Eingebaut im Shutdown 2001/02 e p Wechselwirkungspunkt 360k elektrische Kanäle im Readout! 600 Silizium-Streifendetektoren Nutzen vor allem für die Physik schwerer Quarks Ausnutzung der Zerfälle langlebiger Hadronen

20 Maria Laach, 12. September 2005T. Schörner-Sadenius: Physik bei HERA20 DAS ZEUS-EXPERIMENT Die Kollaboration

21 Maria Laach, 12. September 2005T. Schörner-Sadenius: Physik bei HERA21 GLIEDERUNG Zwischenstand Das Proton und seine Struktur Der hadronische Endzustand, Jets Die Physik schwerer Quark Diffraktion Exotische und neue Physik Grundlagen der HERA-Physik – was ist das Proton? HERA und die Experimente H1 und ZEUS

22 Maria Laach, 12. September 2005T. Schörner-Sadenius: Physik bei HERA22 DIE STRUKTURFUNKTION F 2 Nur Messung des differentiellen WQS! Der doppelt-differentielle WQS in x, Q 2 ! Ich muss also nur diese beiden Variablen der Kinematik bestimmen ( und dann die Anzahl der Ereignisse pro Bin in x,Q 2 zählen ). Aber … wie? Ich muss nur das gestreute Elektron messen: E, x,Q 2 ! inklusive Messung e(E, ) e(27.5GeV)

23 Maria Laach, 12. September 2005T. Schörner-Sadenius: Physik bei HERA23 DIE STRUKTURFUNKTION F 2 Unterteilung der kinematischen Ebene in x,Q 2

24 Maria Laach, 12. September 2005T. Schörner-Sadenius: Physik bei HERA24 DIE STRUKTURFUNKTION F 2 Valenzquarks bei hohen x: Mit steigendem Q 2 sehe ich immer mehr Fluktuationen q qg Valenzquarkdichte nimmt ab! Kleine x: Mit steigendem Q 2 sehe ich immer mehr Fluktuationen g qq. Seequarkdichte steigt an! Typischer Fehler: 2%

25 Maria Laach, 12. September 2005T. Schörner-Sadenius: Physik bei HERA25 ELEKTROSCHWACHE EFFEKTE Unterschied zwischen e + p und e - p! Niedrige Q 2 : Nur Photonaustausch: Q 2 ~M Z 2 : Photon+Z-Austausch: F 2 : -- elektromagnetische Struktur des Protons -- Summe von Quarks und Antiquarks See! xF 3 : -- Interferenz Photon-Z -- Differenz von Quarks, Antiquarks Valenz! -- Paritätsverletzung in der schwachen WW!

26 Maria Laach, 12. September 2005T. Schörner-Sadenius: Physik bei HERA26 ELEKTROSCHWACHE EFFEKTE Unterschied zwischen e + p und e - p! Unterschiedliche Interferenz- Effekte zwischen und Z für e ± p-Streuung sichtbar für Q 2 > 1000 GeV 2 ! e - : Konstruktive Interferenz e + : Destruktive Interferenz Q 2 ~ M Z 2 : Z-Austausch möglich! /Z

27 Maria Laach, 12. September 2005T. Schörner-Sadenius: Physik bei HERA27 DER GELADENE STROM Austausch von W-Bosonen – Händigkeit der schwachen WW = x [u+c+(1-y) 2 (d+s)] e-pe-p = x [u+c+(1-y) 2 (d+s)] e+pe+p Test des d-ValenzquarksTest des u-Valenzquarks e + und e - koppeln an unterschiedliche Quarks Effekt der W-Masse durch Propagator d 2 CC G F dxdQ 2 4 x (e ) = ( Y + F 2 Y - xF 3 - y 2 F L ) M 2 M 2 + Q 2 W W 2 2

28 Maria Laach, 12. September 2005T. Schörner-Sadenius: Physik bei HERA28 DER GELADENE STROM Austausch von W-Bosonen NC: Unterschied durch Vor- zeichenwechsel im /Z- Interferenzterm in e ±. CC: Unterschied zwischen e + und e - wegen Kopplung an verschiedene Quarks! Elektroschwache Verein- heitlichung! NC CC

29 Maria Laach, 12. September 2005T. Schörner-Sadenius: Physik bei HERA29 POLARISIERTE ELEKTRONEN Test der elektroschwachen Struktur des SM NC: Textbook Measurement: Sieht man die erwartete Chiralitätsstruktur des SM? Oder gibt es rechtshändige schwache Kopplungen? Seit 2003: HERA mit longitudinal polarisierten Elektronen. Erinnerung: Im SM koppeln Teilchen nur linkshändig! e-Re-R e R uRuR dRdR W–R?W–R? HERA I e + p e - p Q 2 > 400 GeV 2 y < 0.9

30 Maria Laach, 12. September 2005T. Schörner-Sadenius: Physik bei HERA30 F 2 UND DIE PDFs Wie komme ich von F 2 zu den PDFs? PDFs a priori unbekannt: Plausible Annahmen für Startskala Q 0 2. Evolution der PDFs von Startskala Q 0 2 zu beliebiger Skala Q 2 mit DGLAP-Gleichungen Setze F 2 in Berechnung von d 2 /dxdQ 2 ein und vergleiche mit Daten adjustiere die Parameter A,B,C,D iterative Prozedur!

31 Maria Laach, 12. September 2005T. Schörner-Sadenius: Physik bei HERA31 F 2 UND DIE PDFs Wie komme ich von F 2 zu den PDFs?

32 Maria Laach, 12. September 2005T. Schörner-Sadenius: Physik bei HERA32 DER HADRONISCHE ENDZUSTAND Jets als einfacher Zugang zur Partondynamik Problem: Confinement (Nobelpreis 2004)! Keine freien Quarks/Gluonen! aus einzelnen Partonen werden Bündel (Jets) von Teilchen. Rekonstruktion des 4er-Impulses des Partons aus dem des Jets Zugang zu Matrixelement! Partonen Hadronisierung viele Spuren/ Energiedepositionen Jets QCD bis jetzt beschränkt auf PDFs. Kopplung ist elektroschwach! Wir wollen QCD jetzt auch im Matrixelement! -- Gluon-induzierte Prozesse -- Abstrahlung von Gluonen im Endzustand. Dazu: Zusammenspiel von PDF und Matrixelement zum WQS (Faktorisierung) Bis jetzt nur das gestreute Elektron gemessen. Und der Rest? ? PDF Matrixelement

33 Maria Laach, 12. September 2005T. Schörner-Sadenius: Physik bei HERA33 JETS IM ENDZUSTAND Aus Fragmentation, Hadronisierung von Quarks e+e+ Jet e+e+ p

34 Maria Laach, 12. September 2005T. Schörner-Sadenius: Physik bei HERA34 DER JET-WIRKUNGSQUERSCHNITT Faltung von PDF und partonischem Matrixelement (ME) Die PDFs f a/p werden in anderen Prozessen gemessen und übertragen. Test ihrer Universalität und von Faktorisierung! Bis jetzt erfolgreich! Potenzreihenentwicklung in s darstellbar durch Feynman-Diagramme immer höherer Ordnungen: s 0 s 1 s 2 PDF Matrixelement

35 Maria Laach, 12. September 2005T. Schörner-Sadenius: Physik bei HERA35 JET-WIRKUNGSQUERSCHNITTE 1,2,3-Jet-Ereignisse In vielen Fällen werden die Daten perfekt von der Theorie beschrieben. Wir verstehen: -- die QCD-Matrixelemente -- die PDFs (Universalität!) -- die Faktorisierung von PDF und ME! Was können wir noch lernen? s, PDFs …

36 Maria Laach, 12. September 2005T. Schörner-Sadenius: Physik bei HERA36 JETS UND DIE STARKE KOPPLUNG Ein schöner QCD-Konsistenztest Bei gegebenem s (M Z ) ist Verlauf von s (Q) im Rahmen der QCD vorgegeben

37 Maria Laach, 12. September 2005T. Schörner-Sadenius: Physik bei HERA37 PHYSIK SCHWERER QUARKS Charming und Beautyful Jetzt schwere Quarks (c,b) im Endzustand – können sogar gebunden sein (J/ cc). Durch Fragmentation der Quarks werden charm/beauty-Hadronen erzeugt (D*). Erzeuge D* etc. und vermesse sie – Herausforderung an Theorie. Detail: Die (hohe) Quarkmasse ist eine weitere Skala, die in der perturbativen Rechnung benutzt werden kann theoretisch interessant!

38 Maria Laach, 12. September 2005T. Schörner-Sadenius: Physik bei HERA38 DAS TAGGING SCHWERER QUARKS relativer Transversalimpuls von Zerfallsleptonen Klare Trennung von beauty/charm und Untergrund leichter Quarks. -- zumindest auf statistischer Basis (also nicht event-by-event) c,b-Hadronen: Zerfall semileptonisch. -- Hohe Masse von B (D) hohes p T der Leptonen relativ zum hadronischen Jet.

39 Maria Laach, 12. September 2005T. Schörner-Sadenius: Physik bei HERA39 DAS TAGGING SCHWERER QUARKS Impact parameter, Lebensdauer, sekundäre Vertizes Jet B-Hadron IP Sekundärvertex Hadronen schwerer Quarks haben lange Lebensdauern messbare Flugstrecken vor Zerfall sekundäre Zerfallsvertizes oder grosse Impaktparameter

40 Maria Laach, 12. September 2005T. Schörner-Sadenius: Physik bei HERA40 PHYSIK SCHWERER QUARKS Mit hochauflösenden Silizium-Vertexdetektoren Ortsauflösung ~20 m! Auflösung sekundärer Zerfalls- vertizes aus den Zerfällen der langlebigen schweren Quarks.

41 Maria Laach, 12. September 2005T. Schörner-Sadenius: Physik bei HERA41 SCHWERER QUARKS Extraktion von F 2 cc, F 2 bb. Anteil der Struktur, der zu schweren Quarks im Endzustand führt.

42 Maria Laach, 12. September 2005T. Schörner-Sadenius: Physik bei HERA42 D*-WIRKUNGSQUERSCHNITTE Gute Beschreibung von charm durch die Theorie

43 Maria Laach, 12. September 2005T. Schörner-Sadenius: Physik bei HERA43 PHYSIK SCHWERER QUARKS Beauty-Produktion als Sorgenkind Beauty-Messungen konvergieren langsam. Aber immer noch grosse (theoretische) Unsicherheiten: Massen der schweren Quarks (20%) Skalen in der theoretischen Rechnung Gluondichte

44 Maria Laach, 12. September 2005T. Schörner-Sadenius: Physik bei HERA44 DIFFRAKTION Ereignisse ohne Aktivität vorne Rapidity gap Farbloses Objekt Abstrahlung vom Farbstring Proton-Rest Gestreutes Elektron 10% der Ereignisse bei HERA haben rapidity gap – es fehlt die Abstrahlung vom Farbstring zwischen Proton und harter Streuung. Beschreibung durch farbloses color singlet-Objekt -- zwei Gluonen? -- Pomeron? Ableitung einer PDF des farb- losen Objekts: F 2 D analog zu F 2 bei den inklusiven WQS.

45 Maria Laach, 12. September 2005T. Schörner-Sadenius: Physik bei HERA45 DIFFRAKTION Diffraktive Strukturfunktion

46 Maria Laach, 12. September 2005T. Schörner-Sadenius: Physik bei HERA46 DIFFRAKTION Kann man die Ergebnisse zum Tevatron übertragen? pp γ*p Der Tevatron-Wirkungsquerschnitt ist einen Faktor 3-10 zu tief! Mögliche Ursache 1: Faktorisierung von PDF und harter Streuung funktioniert (hier) nicht. Mögliche Ursache 2: die Unterschiede zwischen den Ereignissen bei HERA und am Tevatron sind zu gross (MI, UE?). Spannende Frage: Was passiert bei LHC? Genau wie F 2 sollte F 2 D universell sein kann man mit HERA-F 2 D diffraktive Tevatron-Daten be- schreiben?

47 Maria Laach, 12. September 2005T. Schörner-Sadenius: Physik bei HERA47 SUCHEN NACH NEUER PHYSIK Beispiel 1: Leptoquarks (Supersymmetrie) s-Kanal u-Kanal Mehrere Theorien sagen Existenz von LQs voraus! Quarks und Leptonen: punktförmige Teilchen, die sich ähnlich verhalten: Gruppierung in Familien (3x2) Gibt es eine höhere Symmetrie? Leptoquarks (LQ): Teilchen mit B 0 und L 0 und drittelzahliger Ladung

48 Maria Laach, 12. September 2005T. Schörner-Sadenius: Physik bei HERA48 SUCHEN NACH NEUER PHYSIK Leptoquarks Signatur: einzeln nicht unterscheidbar von NC/CC-Ereignis, aber: Resonanz in e + -Jet-Massenverteilung SM: WQ sinkt mit Q 2, LQ: Überschuss bei hohem Q 2 Kein eindeutiges Signal bei HERA! Berechne Grenzen für die Kopplung ij als Funktion von M LQ

49 Maria Laach, 12. September 2005T. Schörner-Sadenius: Physik bei HERA49 SUCHEN NACH NEUER PHYSIK Leptoquarks - Massenlimits

50 Maria Laach, 12. September 2005T. Schörner-Sadenius: Physik bei HERA50 SUCHEN NACH NEUER PHYSIK Beispiel 2: Pentaquarks – 5 Quarks in einem Hadron? Bisher bekannt: Mesonen und Baryonen Warum nicht mehr Quarks pro Hadron??? Evidenz für Pentaquarks, z.B. uudds. Proton-ID via dE/dx! Derzeitige Meinung: Wahrscheinlich nichts!

51 Maria Laach, 12. September 2005T. Schörner-Sadenius: Physik bei HERA51 SUCHEN NACH NEUER PHYSIK Beispiel 3: Angeregte Fermionen HERA: Anregung des auslaufenden Leptons oder gestreuten Quarks Suche nach Resonanzen in invarianten Massen der Zerfallsprodukte Annahme: Fermionen nicht punktförmig, sondern zusammengesetzt Möglichkeit, angeregte Zustände zu erzeugen! Lagrangian (Hagiwara et al.): Massenskala muss endlich sein f,f,fs: freie Parameter, mindestens einer 0! L = -1 (f SU(2) + f U(1) + f S SU(3))

52 Maria Laach, 12. September 2005T. Schörner-Sadenius: Physik bei HERA52 SUCHEN NACH NEUER PHYSIK Angeregte Fermionen - Ergebnisse Kein Überschuss gefunden setze Limit auf f/L!

53 Maria Laach, 12. September 2005T. Schörner-Sadenius: Physik bei HERA53 SUCHEN NACH NEUER PHYSIK Beispiel 4: Kontaktwechselwirkungen

54 Maria Laach, 12. September 2005T. Schörner-Sadenius: Physik bei HERA54 ZUSAMMENFASSUNG Noch zwei Jahre mit hoher Lumi! HERA macht interessante Physik in vielen Bereichen: QCD: PDFs, s, Tests der Grundlagen von QCD (Faktorisierung etc.) Elektroschwache Physik: Photon, Z, W – Polarisation … Physik schwerer Quarks Diffraktive Physik Neue Physik HERA hat derzeit ca. 270pb -1 Daten gesammelt; in vielen Bereichen sind erst 80pb -1 oder weniger analysiert. Datennahme bis 31. Juli 2007: Ziel sind 700pb -1 für manche Analysen 10fache Statistik! Reduktion der Fehler und Offenheit für neue Physik! Ich hoffe, ich konnte Ihnen einen kleinen Überblick über die HERA- Physik verschaffen und wünsche Ihnen noch eine schöne Zeit in Maria Laach.

55 Maria Laach, 12. September 2005T. Schörner-Sadenius: Physik bei HERA55 BACKUP SLIDES

56 Maria Laach, 12. September 2005T. Schörner-Sadenius: Physik bei HERA56 GRUNDLAGEN DER HERA-PHYSIK x und Q 2 im Wechselspiel

57 Maria Laach, 12. September 2005T. Schörner-Sadenius: Physik bei HERA57 STRUKTUR DES PROTONS Von Rutherford zum Quark-Parton-Modell Höhere Energien: Unelastische ep-Streuung zwei Variablen Q 2, ! Hofstadter et al.: Elastische Streuung am Proton, Formfaktoren G E,M -- G E,M : Formfaktoren Ausdehnung -- G 2 E,M ~(1+Q 2 ) -1 Im damaligen Messbereich (fast) von Q 2 unabhängig – Scaling Beleg für Parton-Hypothese! Elastische Rutherford/Mott-Streuung von Spin-1/2 an Spin-0 (1/2): -- Rutherford/Mott-Streuung mit Rückstoss -- Spin-1/2-Target magnetische WWirkung Bjorken: Parton-Hypothese! Ausdehnung durch punktförmige Spin-1/2-Partonen! Strukturfunktionen W 1,2 hängen nur von dimensionsloser Variable x=Q 2 /2 ab: x = Anteil des Partons am Proton-Impuls Das Proton besteht aus 3 nicht-wwirkenden (Valenz-)Partonen (Quarks)!

58 Maria Laach, 12. September 2005T. Schörner-Sadenius: Physik bei HERA58 WIE WIRD DIE KOPPLUNG BESTIMMT? Variation von s (M Z ), bis es passt! QCD-Vorhersage als Funktion von s (M Z ). Gemessener Datenpunkt Messergebnis für s.

59 Maria Laach, 12. September 2005T. Schörner-Sadenius: Physik bei HERA59 PHYSIK SCHWERER QUARKS Ein Ereignis im ZEUS-MVD

60 Maria Laach, 12. September 2005T. Schörner-Sadenius: Physik bei HERA60 PHYSIK SCHWERER QUARKS ZEUS-Tracking

61 Maria Laach, 12. September 2005T. Schörner-Sadenius: Physik bei HERA61 UND DIE ZUKUNFT x und Q 2 bei LHC im Wechselspiel

62 Maria Laach, 12. September 2005T. Schörner-Sadenius: Physik bei HERA62 DAS ZEUS-EXPERIMENT Mit kompensierendem Uran-Kalorimeter Kompensierendes UCAL: -- exzellente Energieauflösung -- ~12000 Zellen, ca. 5*20cm 2 -- Readout der Szintillatoren mit zwei PMTs und schnellen ADCs. Was noch: -- MVD: Silizium-Detektor -- CTD: Jetdriftkammer -- grosses Myonsystem. Kollaboration/Detektor: Physiker Institutionen, 14 Nationen t

63 Maria Laach, 12. September 2005T. Schörner-Sadenius: Physik bei HERA63 UNIVERSALITÄT DER PDFs Vergleich verschiedener Fits und Input-Daten

64 Maria Laach, 12. September 2005T. Schörner-Sadenius: Physik bei HERA64 DAS ZEUS-EXPERIMENT Mit kompensierendem Uran-Kalorimeter Kompensierendes UCAL: -- exzellente Energieauflösung Zellen, ca. 5*20cm 2 -- Readout der Szintillatoren mit zwei PMTs und schnellen ADCs.

65 Maria Laach, 12. September 2005T. Schörner-Sadenius: Physik bei HERA65 DAS PROTON UNTER DER LUPE QCD und die Strukturfunktion F 2 F 2 : beschreibt dynamische Struktur des Protons Q 2 : (Impulsübertrag) 2 von e auf p [ ~1/Q] F 2 (x) ~ e q 2 xq(x,Q 2 ) Proton Elektron (Q 2 ) x ep-Streuung ~ eq-Streuungen! HERA: Ideales Labor zur Untersuchung der Partondynamik im Proton. q(x,Q 2 ) ist Wahrscheinlichkeit, bei Auflösung Q 2 ein Parton q mit Impulsanteil x zu finden: Partonverteilungsfunktion, PDF

66 Maria Laach, 12. September 2005T. Schörner-Sadenius: Physik bei HERA66 F 2 UND SKALENVERLETZUNGEN: s ! bla zxx Gluonen (=Energie) abstrahlen … oder so aehnlich ….

67 Maria Laach, 12. September 2005T. Schörner-Sadenius: Physik bei HERA67 DAS TAGGING SCHWERER QUARKS Impact parameter, Lebensdauer, sekundäre Vertizes

68 Maria Laach, 12. September 2005T. Schörner-Sadenius: Physik bei HERA68 DAS H1-EXPERIMENT im Eventdisplay Elektron Quark-Jet ElektronProton ElektronProton Quark(-Jet)

69 Maria Laach, 12. September 2005T. Schörner-Sadenius: Physik bei HERA69 -Wieso Vorzeichenwechsel in xF3? Ist das auch die Helizitaets- struktur? Wird der Unterschied zwischen e+ udn e- fuer CC genau so gross wie fuer NC? Muesste doch eigentlich, wenn ich von EW-Vereinheitlichung reden will …


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