Aprecision measurement of the proton structure function F 2 with the H1 experiment
Creators: name: Kretzschmar, Jan
Publisher: name: Humboldt-Universität zu Berlin, Mathematisch-Naturwissenschaftliche Fakultät I
Year: 2008
Subjects: subject: Protonstruktur
subject: F2
subject: tief-inelastische Streuung
subject: H1
subject: Proton Structure
subject: Deep-Inelastic Scattering
subject: 530 Physik
subject: 29 Physik, Astronomie

description: Der H1 Detektor ist eines der komplexen Messinstrumente am HERA Beschleuniger. Er wurde gebaut, um die Wechselwirkung von Elektronen und Protonen bei höchsten Schwerpunktenergien von bis zu 320 GeV zu untersuchen. Ein Hauptthema ist die Bestimmung der Protonstruktur mit der bestmöglichen Genauigkeit über die Messung des inklusiven tiefinelastischen Wirkungsquerschnitt als Funktion der kinematischen Variablen x und Q2. In dieser Arbeit wird eine neue Messung des tiefinelastischen Wirkungsquerschnitt vorgestellt. Dazu werden Daten analysiert, welche im Jahre 2000 aufgezeichnet wurden. Die Messung ist beschränkt auf den Bereich mittlerer und niedriger Inelastizität y. In diesem Bereich ist die Messung des reduzierten Wirkungsquerschnittes fast identisch mit der Protonstrukturfunktion F2. Die Messung erstreckt sich über etwa eine Größenordnung in der Photon-Virtualität, 10 &lt; Q2 &lt; 180 GeV2, und drei Größenordnungen in der Bjorken Skalenvariable, 0.00013 &lt; x &lt; 0.15. Die Genauigkeit ist durch systematische Unsicherheiten limitiert. Im Vergleich zu den publizierten Ergebnissen mit den Daten aus den Jahren 1996/97 konnten diese Unsicherheiten signifikant reduziert werden. Die Fehler der neuen Messung liegen meist im Bereich von 1,3 - 2,0%, was eine Verbesserung um ca. 30% gegenüber früheren Resultaten darstellt. Keiner der systematischen Effekte dominiert die Unsicherheiten für die Mehrzahl der Messpunkte. Ein unerwartetes Ergebnis ist die signifikante Abweichung der neuen Messung von der publizierten. Eine neue Analyse der alten Daten zeigt, dass diese Diskrepanz nicht in den Daten selbst liegt. Es wird weiterhin gezeigt, dass Annahmen über die simulierten Ereignisdaten, welche für die Analyse der alten Daten verwendet wurden, falsch waren. Der Effekt ist eine um bis zu 3% falsche Messung. Nach einer Korrektur dieses Effektes stimmen die alte und die neue Messung unter Berücksichtigung ihrer Unsicherheiten miteinander überein.
description: The H1 detector at the HERA collider is a complex device to study the interactions of electrons and protons at a centre of mass energy of 320 GeV. One of the main goals is to determine the sub structure of the proton with the best possible precision by measuring the inclusive Deep Inelastic Scattering cross section as a function of the kinematic variables Q2 and x. This work presents a new measurement of the inclusive Deep Inelastic $ep$ Scattering cross section using the data taken with the H1 experiment in the year 2000. The measurement is restricted to the region of low and intermediate inelasticities y. In this domain the reduced cross section is mostly identical to the proton structure function F2. About one order of magnitude in the photon virtuality, 10 &lt; Q2 &lt; 180 GeV2, and three orders of magnitude in the Bjorken scaling variable, 0.00013 &lt; x &lt; 0.15, are covered. The accuracy in this range is limited by systematic uncertainties. Compared to the published results using the data from the years 1996/97, these uncertainties are reduced by a significant amount and a self consistent measurement is presented. The errors of the new measurement are typically in the range of 1.3 - 2.0%, which means a 30% improvement over the previously published results. None of the considered systematic error sources dominates the total uncertainty in the bulk of the measurement. An unexpected but nevertheless very important result is the observed discrepancy of the measurement to the previously published H1 results. A new analysis of the older data shows, that the data sets themselves are not responsible for this. It is also found, that assumptions made for the simulated event sample were wrong and therefore the published cross section measurement is biased by up to 3%. An approximate correction of the published data leads to a reasonable agreement of the old and the new measurement within their respective uncertainties.