Measurement of Jet Production with the ZEUS Detector

Abstract

In this thesis the single-differential and double-differential inclusive-jet cross sections have been measured in neutral current deep inelastic ep scattering for exchanged-boson virtualities Q^2 > 125 GeV^2 and inelasticity 0.2 < y < 0.6. The measurements were performed using the ZEUS detector at HERA and are based on the data sample accumulated during the 2004–2007 HERA-II running period with a total integrated luminosity of 295 pb^−1. Jets were identified in the Breit frame using the kT -clustering algorithm in the longitudinally invariant inclusive mode. The cross sections refer to each jet of hadrons with transverse energy in the Breit frame E^{jet}_{T,B} > 8 GeV and pseudorapidity in the laboratory frame −1 < η_{jet}^{lab} < 2.5. The cross sections were measured inclusively as funtions of several kinematic variables and differentially in Q^2. Next-to-leading order QCD calculations obtained using the NLOJET++ program describe the measurements well. The predictions based on different proton PDF sets were also compared to the measurements and the potential of the new data to constraint the proton PDFs is demonstrated. The value of the strong coupling at the scale of the mass of the Z0 boson, α_s (M_Z), was determined from the measured jet cross sections and the energy-scale dependence of αs was demonstrated.

In dieser Doktorarbeit wurde die inklusive Jetproduktion in tiefinelastischer ep Streuung mit Austausch neutraler Eichbosonen (Photonen und Z0) bei HERA untersucht. Es wurden sowohl einfach- als auch doppeltdifferenzielle Produktionswirkungsquerschnitte der Jetproduktion gemessen in einem kinematischen Bereich von hohen Virtualitäten Q2 > 125 GeV2 des ausgetauschten Eichboson und mit der sogenannten Inelastizität y im Bereich von 0.2 < y < 0.6. Die Messungen wurden mit den ZEUS Detektor erzielt und basieren auf Daten die in der HERA-II Runperiode von 2004–2007 aufgenommen wurden und eine integrierte Luminosität von 295 pb^{−1} haben. Jets wurden im sogenannten “Breit-frame” mit den “kT -Clustering” Algorithmus im longitudinalen invarianten inklusiven Modus identifiziert. Die Wirkungsquerschnitte zählen jeden hadronischen Jet mit einer transversalen Energie E^{jet}_{T,B} im Breit-frame E^{jet}_{T,B} > 8 GeV und mit einer Pseudorapidität η_{jet}^{lab} im Bereich −1 < η_{jet}^{lab}< 2.5. Die Wirkungsquerschnitte wurden einfach-differenziell als Funktion verschiedener kinematischer Observablen des gesamten Ereignis und der Jets gemessen und doppeltdifferenziell als Funktion von Q2 und anderen kinematischen Observablen. QCD Vorhersagen in nächst-führender Ordnung der Störungsreihe der starken Kraft wurden mit dem NLOJET++ Programm gewonnen und mit den gemessenen Resultaten verglichen, wobei eine gute Übereinstimmung beobachtet wurde. Die QCD Vorhersagen wurden auch mit verschiedenen Parameterisierungen der “Parton Distribution Functions” im Proton bestimmt um das Potenzial der Daten aufzuzeigen diese Parametrisierungen festzulegen. Durch Vergleich derDaten und Vorhersage konnte die Skalenabhängigkeit des Wertes der starken Kopplung, α_s , demonstriert werden sowie ein präziser Wert bei der Skala der Masse des Z.