3.4 Tiefinelastische Streuung - KITjwagner/WS1011/Vorlesung/files/TP-10-14.pdf · - PDF-Fit 3.4.3...

21
J. Wagner-Kuhr Teilchenphysik für Fortgeschrittene – Tiefinelastische Streuung 1 3.4 Tiefinelastische Streuung Literatur: Povh: Teilchen und Kerne P. Schmüser: Feynman-Graphen und Eichtheorien für Experimentalphysiker Inhalt: 3.4.1 Historischer Überblick: Vom Atom zum Quark 3.4.2 Bestimmung der Protonstruktur bei HERA - HERA und die Experimente H1 und ZEUS - Protonstrukturfunktionen - PDF-Fit 3.4.3 Anwendung von PDFs

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J Wagner-Kuhr Teilchenphysik fuumlr Fortgeschrittene ndash Tiefinelastische Streuung 1

34 Tiefinelastische StreuungLiteratur Povh Teilchen und Kerne P Schmuumlser Feynman-Graphen und Eichtheorien fuumlr Experimentalphysiker

Inhalt 341 Historischer Uumlberblick Vom Atom zum Quark

342 Bestimmung der Protonstruktur bei HERA - HERA und die Experimente H1 und ZEUS - Protonstrukturfunktionen - PDF-Fit

343 Anwendung von PDFs

2

341 Historie ndash Rutherford Experiment

Erwartung(Thomson-Modell)

BeobachtungErklaumlrung(Rutherford)

Elastische Streuung am Coulombfeld desKerns

AllgemeinPhotonenTeilchen der Wellen-laumlnge λ koumlnnen Strukturen der Groumlsse dasympλ aufloumlsen

Rutherford

Rutherford

Thomson

1911

3

Historie - ElektronstreuungElastische Elektron (Spin frac12) - Kern (Spin 0 punktfoumlrmig) Streuung

mit

Ruumlckstoss

Spin vom eHelizitaumltserhaltung rarr Spin-flip

e-Streuung am ausgedehnten Kern (Euarr)

Impulsuumlbertragqsup2=(k-k)sup2Formfaktor

Fouriertransformierte der Kern-Ladungsverteilung

Inelastische e-KernStreuung (Euarr)

Elastische e-Nukleon Streuung

Energy of scattered electron

4

Historie - Elektron-Nukleon Streuung

Impulsuumlbertrag

Qsup2=-qsup2=-(k-k)sup2

Elastische Elektron (Spin frac12) - Nukleon (Spin 12 punktfoumlrmig) Streuung

e-Streuung am ausgedehnten Nukleon (Euarr)

Streuung am magn Moment

Energy of scattered electron

GE G

M elektr magnetischer Formfaktor

Fouriertransf der Verteilung der elektr Ladung bzw des mag Moments

Achsenabschnitt rarr GE

Qsup2=konst

Steigung rarr GM

Inelastische e-Nukleon Streuung (Euarr)Elastische e-Parton Streuung

5

Historie ndash Inelastische e-p Streuung

inelastisch

W inv Masse des hadr Endzustandes (elast Streuung W=M)

1968 MIT-Experiment am SLAC

Inelastischer Wirkungsquerschnitt (WQ) gtgt elast WQ Inelast WQ asymp konst middot Mott-WQ rarr Streuung an punktfoumlrmigen Teilchen (Partonmodell)

Mott-WQ

im p-Ruhesyst

6

Historie - Nukleon Strukturfunktionen

Skaleninvarianz(dh unabhaumlngig von Qsup2)

F2(x

Qsup2)

Inelastische e-Nukleon Streuung

Transformation auf Lorentzinvariante Variablen

mit

Impulsanteil des Partons am Nukleonimpuls

Inelastizitaumlt rel Energie-verlust im p-Ruhesyst

Impulsuumlbertrag Virtuali-taumlt des Photons

q=k-k

Beispiel TeilchenSpin 0 F

1(xQsup2) = 0

Spin 12 F2(xQsup2) = 2xF

1(xQsup2)

(Callan-Gross-Relation)

BisherPartonen im Nukleonsind Spin frac12 Teilchenund punktfoumlrmig (Skaleninvarianz)

F2(xQsup2) rarr F

2(x)

7

Historie - Quark-Parton-ModellInelast e-pn Streuung im Quark-Parton-Modell

Mit Callan-Gross-Relation folgt

e-pn WQ = inkohaumlrente Summe von eq-WQ

Skaleninvarianz

fi(xQsup2) Partonverteilungsfunktion (PDF)

Wahrscheinlichkeit Parton i im Impulsbereich [x x+dx] anzutreffen

Impulsanteil der Quarks

rarr asymp 50 des pn-Impulses tragen neutrale Partonen

8

342 Hadron-Elektron-Ring-Anlage (1992-2007)

Elektronen

Protonen

Vorbeschleuniger HERA am DESY(Hamburg)

Ep = 820 GeV (1992-1997)

Ep = 920 GeV (1998-2007)

Ee = 275 GeV

rarr radics = 300 GeV bzw radics = 320 GeV

Umfang63 km

9

DESY

HERMES

H1

HERA-B

ZEUS

10

Detektoren

H1

ZEUS

H1 und ZEUS Vielzweckdetektoren (Zwiebelschalenfoumlrmig aufgebaut)

Staumlrker in p-Richtung instrumentiert

11

HERA KinematikGeladener Strom (CC)

Rekonstruktiondes hadronischen Endzustandes(HFS)

BemerkungBei festem s gibt es nur zwei unabhaumlngige Variablen (meistens Qsup2 und x)

γ(q) Z(q)

Messung vonE

e θ

Neutraler Strom (NC)

rarr x

12

NC- und CC-Ereignisse im Detektor

e

p

LAr-BleiStahl Kalorimeter σEE

H1 ZEUSEM 12radicE 18radicEHad 50radicE 35radicESpaCal 75radicE

e

Jet vom ge-streuten Parton

NC-Ereignis

H1H1

ZEUSCC-Ereignis

Jet vom ge-streuten Parton

Proton-rest

Fehlender Trans-versalimpuls

13

Wirkungsquerschnitts-Messungen

Doppelt differentiellerWirkungsquerschnitt

Bestimmung von

in Intervallen (Bins) von x und Qsup2

14

F2-Messung

Skalenverletzung

x klein rarr F2 steigt mit Qsup2

Skaleninvarianz

Skalenverletzung

x groszlig rarr F2 faumlllt mit Qsup2

Agemessen Bgemessen AB

15

Skalenverletzung

Kleines Q0sup2 rarr

kleine AufloumlsungHohes Qsup2 rarrHohe Aufloumlsung

Skalenverletzung F2(x) rarr F

2(xQsup2)

Mit zunehmenden Qsup2 steigen die PDFs bei kleinem x an und fallen bei groszligem Qsup2 ab

Skalenverletzung ist ein Effekt der QCD

Qsup2-Abhaumlngigkeit ist berechenbar mit DokhitzerGribovLipatovAltarelliParisi-Gleichungen

x-Verteilung bei Q0sup2 muszlig gemessen werden

Aufloumlsung der Prozesse (hohes Qsup2)

Gluonsplitting erhoumlhtdie Quarkdichte beikleinem x

x1

x2 lt x

1

Gluonabstrahlung ver-schiebt Quarkdichtenzu kleinerem x

16

Weitere Strukturfunktionen

NC eprarreX (kleine u mittlere Qsup2)

withF

L~ g(xQsup2)

Meist unterdruumlckt(kleine und mittlere y)

γ-Austausch dominiert

Messung von

σr = dsup2σ(dx dQsup2) 1(kin Faktor)

als Fkt von ysup2Y+

(verschiedene s)

rarr F2(xQsup2) ist Achsenabschnitt

rarr FL(xQsup2) ist Steigung

kin Faktor

Mit ~ γγZ Z

γZ-Interferenz wird wichtig

Messung von F3 uumlber Unterschied in

σ(e+p) and σ(e-p) F3 ~ Differenz von Quark und Anti- Quark PDFs rarr sensitiv auf Valenquarks

Mit

NC eprarreX (hohe Qsup2)

CC eprarrνX (hohe Qsup2) W-Austausch

Sensitiv auf up-type und down-type PDF σ

r(e+p)~ (1-ysup2)d

v σ

r(e-p)~u

v

17

PDF-Fit

Parametrisierung von q(xQsup20) g(xQsup2

0) bei Qsup2

0 ~ 2GeVsup2

Berechnung von q(xQsup2) g(xQsup2) mit DGLAP-Entwicklung fuumlr ein beliebiges Qsup2 q(xQsup2) g(xQsup2) haumlngt von A B C ab

Anpassung von q(xQsup2) g(xQsup2) an Daten (zB NC und CC HERA Daten) rarr A B C

18

343 Anwendung von PDFs - Faktorisierung

LO σei

NLO σei

Faktorisierungsskala μ

Prozesse mit Skala gt μ werden stoumlrungstheoretisch behandelt

rarr Harter Wirkungsquerschnitt σei

Prozesse mit Skala lt μ koumlnnen nicht stoumlrungstheo-

retisch behandelt werden (Divergenzen von kollinearer Gluonemission)

rarr PDF (Messung u Entwicklung)

μ frei waumlhlbar kein phys Bedeutung

rarr σep

unabhaumlngig von μ

19

Universalitaumlt

DIS Drell-Yan Dijet-Produktion

Faktorisierung gilt fuumlr alle Reaktionen

PDFs unabhaumlngig vom harten Prozeszlig

rarr PDFs essentiell fuumlr Physik an Hadron-Collider (Vorhersage von WQ)

rarr Verwendung von verschiedenen Messungen im PDF-Fit (zB Tevatron Jet Daten)

20

Anwendung von PDFs

pp rarr 2Jets X-HiggsLHC

21

Zusammenfassung

Inelastische ep-Streuung kann als Streuung an punktfoumlrmigen Partonen Valenzquarks (uud) Seequarks und Gluonen angesehen werden

Skalenverletzung (F2 abhaumlngig von Qsup2) ist ein Effekt der QCD

(Gluonabstrahlung und Gluonsplitting)

Aus gemessenen PDFs bei Q0sup2 (ergibt sich aus Anpassung an diff WQ)

folgt mit DGLAP-Entwicklung PDF bei beliebigen Qsup2

Faktorisierung Die Berechnung des WQ laumlsst sich faktorisieren in den harten Prozess und in die PDFs

Universalitaumlt PDFs sind unabhaumlngig vom harten Prozess

  • Folie 1
  • Folie 2
  • Folie 3
  • Folie 4
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  • Folie 6
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  • Folie 12
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  • Folie 21
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2

341 Historie ndash Rutherford Experiment

Erwartung(Thomson-Modell)

BeobachtungErklaumlrung(Rutherford)

Elastische Streuung am Coulombfeld desKerns

AllgemeinPhotonenTeilchen der Wellen-laumlnge λ koumlnnen Strukturen der Groumlsse dasympλ aufloumlsen

Rutherford

Rutherford

Thomson

1911

3

Historie - ElektronstreuungElastische Elektron (Spin frac12) - Kern (Spin 0 punktfoumlrmig) Streuung

mit

Ruumlckstoss

Spin vom eHelizitaumltserhaltung rarr Spin-flip

e-Streuung am ausgedehnten Kern (Euarr)

Impulsuumlbertragqsup2=(k-k)sup2Formfaktor

Fouriertransformierte der Kern-Ladungsverteilung

Inelastische e-KernStreuung (Euarr)

Elastische e-Nukleon Streuung

Energy of scattered electron

4

Historie - Elektron-Nukleon Streuung

Impulsuumlbertrag

Qsup2=-qsup2=-(k-k)sup2

Elastische Elektron (Spin frac12) - Nukleon (Spin 12 punktfoumlrmig) Streuung

e-Streuung am ausgedehnten Nukleon (Euarr)

Streuung am magn Moment

Energy of scattered electron

GE G

M elektr magnetischer Formfaktor

Fouriertransf der Verteilung der elektr Ladung bzw des mag Moments

Achsenabschnitt rarr GE

Qsup2=konst

Steigung rarr GM

Inelastische e-Nukleon Streuung (Euarr)Elastische e-Parton Streuung

5

Historie ndash Inelastische e-p Streuung

inelastisch

W inv Masse des hadr Endzustandes (elast Streuung W=M)

1968 MIT-Experiment am SLAC

Inelastischer Wirkungsquerschnitt (WQ) gtgt elast WQ Inelast WQ asymp konst middot Mott-WQ rarr Streuung an punktfoumlrmigen Teilchen (Partonmodell)

Mott-WQ

im p-Ruhesyst

6

Historie - Nukleon Strukturfunktionen

Skaleninvarianz(dh unabhaumlngig von Qsup2)

F2(x

Qsup2)

Inelastische e-Nukleon Streuung

Transformation auf Lorentzinvariante Variablen

mit

Impulsanteil des Partons am Nukleonimpuls

Inelastizitaumlt rel Energie-verlust im p-Ruhesyst

Impulsuumlbertrag Virtuali-taumlt des Photons

q=k-k

Beispiel TeilchenSpin 0 F

1(xQsup2) = 0

Spin 12 F2(xQsup2) = 2xF

1(xQsup2)

(Callan-Gross-Relation)

BisherPartonen im Nukleonsind Spin frac12 Teilchenund punktfoumlrmig (Skaleninvarianz)

F2(xQsup2) rarr F

2(x)

7

Historie - Quark-Parton-ModellInelast e-pn Streuung im Quark-Parton-Modell

Mit Callan-Gross-Relation folgt

e-pn WQ = inkohaumlrente Summe von eq-WQ

Skaleninvarianz

fi(xQsup2) Partonverteilungsfunktion (PDF)

Wahrscheinlichkeit Parton i im Impulsbereich [x x+dx] anzutreffen

Impulsanteil der Quarks

rarr asymp 50 des pn-Impulses tragen neutrale Partonen

8

342 Hadron-Elektron-Ring-Anlage (1992-2007)

Elektronen

Protonen

Vorbeschleuniger HERA am DESY(Hamburg)

Ep = 820 GeV (1992-1997)

Ep = 920 GeV (1998-2007)

Ee = 275 GeV

rarr radics = 300 GeV bzw radics = 320 GeV

Umfang63 km

9

DESY

HERMES

H1

HERA-B

ZEUS

10

Detektoren

H1

ZEUS

H1 und ZEUS Vielzweckdetektoren (Zwiebelschalenfoumlrmig aufgebaut)

Staumlrker in p-Richtung instrumentiert

11

HERA KinematikGeladener Strom (CC)

Rekonstruktiondes hadronischen Endzustandes(HFS)

BemerkungBei festem s gibt es nur zwei unabhaumlngige Variablen (meistens Qsup2 und x)

γ(q) Z(q)

Messung vonE

e θ

Neutraler Strom (NC)

rarr x

12

NC- und CC-Ereignisse im Detektor

e

p

LAr-BleiStahl Kalorimeter σEE

H1 ZEUSEM 12radicE 18radicEHad 50radicE 35radicESpaCal 75radicE

e

Jet vom ge-streuten Parton

NC-Ereignis

H1H1

ZEUSCC-Ereignis

Jet vom ge-streuten Parton

Proton-rest

Fehlender Trans-versalimpuls

13

Wirkungsquerschnitts-Messungen

Doppelt differentiellerWirkungsquerschnitt

Bestimmung von

in Intervallen (Bins) von x und Qsup2

14

F2-Messung

Skalenverletzung

x klein rarr F2 steigt mit Qsup2

Skaleninvarianz

Skalenverletzung

x groszlig rarr F2 faumlllt mit Qsup2

Agemessen Bgemessen AB

15

Skalenverletzung

Kleines Q0sup2 rarr

kleine AufloumlsungHohes Qsup2 rarrHohe Aufloumlsung

Skalenverletzung F2(x) rarr F

2(xQsup2)

Mit zunehmenden Qsup2 steigen die PDFs bei kleinem x an und fallen bei groszligem Qsup2 ab

Skalenverletzung ist ein Effekt der QCD

Qsup2-Abhaumlngigkeit ist berechenbar mit DokhitzerGribovLipatovAltarelliParisi-Gleichungen

x-Verteilung bei Q0sup2 muszlig gemessen werden

Aufloumlsung der Prozesse (hohes Qsup2)

Gluonsplitting erhoumlhtdie Quarkdichte beikleinem x

x1

x2 lt x

1

Gluonabstrahlung ver-schiebt Quarkdichtenzu kleinerem x

16

Weitere Strukturfunktionen

NC eprarreX (kleine u mittlere Qsup2)

withF

L~ g(xQsup2)

Meist unterdruumlckt(kleine und mittlere y)

γ-Austausch dominiert

Messung von

σr = dsup2σ(dx dQsup2) 1(kin Faktor)

als Fkt von ysup2Y+

(verschiedene s)

rarr F2(xQsup2) ist Achsenabschnitt

rarr FL(xQsup2) ist Steigung

kin Faktor

Mit ~ γγZ Z

γZ-Interferenz wird wichtig

Messung von F3 uumlber Unterschied in

σ(e+p) and σ(e-p) F3 ~ Differenz von Quark und Anti- Quark PDFs rarr sensitiv auf Valenquarks

Mit

NC eprarreX (hohe Qsup2)

CC eprarrνX (hohe Qsup2) W-Austausch

Sensitiv auf up-type und down-type PDF σ

r(e+p)~ (1-ysup2)d

v σ

r(e-p)~u

v

17

PDF-Fit

Parametrisierung von q(xQsup20) g(xQsup2

0) bei Qsup2

0 ~ 2GeVsup2

Berechnung von q(xQsup2) g(xQsup2) mit DGLAP-Entwicklung fuumlr ein beliebiges Qsup2 q(xQsup2) g(xQsup2) haumlngt von A B C ab

Anpassung von q(xQsup2) g(xQsup2) an Daten (zB NC und CC HERA Daten) rarr A B C

18

343 Anwendung von PDFs - Faktorisierung

LO σei

NLO σei

Faktorisierungsskala μ

Prozesse mit Skala gt μ werden stoumlrungstheoretisch behandelt

rarr Harter Wirkungsquerschnitt σei

Prozesse mit Skala lt μ koumlnnen nicht stoumlrungstheo-

retisch behandelt werden (Divergenzen von kollinearer Gluonemission)

rarr PDF (Messung u Entwicklung)

μ frei waumlhlbar kein phys Bedeutung

rarr σep

unabhaumlngig von μ

19

Universalitaumlt

DIS Drell-Yan Dijet-Produktion

Faktorisierung gilt fuumlr alle Reaktionen

PDFs unabhaumlngig vom harten Prozeszlig

rarr PDFs essentiell fuumlr Physik an Hadron-Collider (Vorhersage von WQ)

rarr Verwendung von verschiedenen Messungen im PDF-Fit (zB Tevatron Jet Daten)

20

Anwendung von PDFs

pp rarr 2Jets X-HiggsLHC

21

Zusammenfassung

Inelastische ep-Streuung kann als Streuung an punktfoumlrmigen Partonen Valenzquarks (uud) Seequarks und Gluonen angesehen werden

Skalenverletzung (F2 abhaumlngig von Qsup2) ist ein Effekt der QCD

(Gluonabstrahlung und Gluonsplitting)

Aus gemessenen PDFs bei Q0sup2 (ergibt sich aus Anpassung an diff WQ)

folgt mit DGLAP-Entwicklung PDF bei beliebigen Qsup2

Faktorisierung Die Berechnung des WQ laumlsst sich faktorisieren in den harten Prozess und in die PDFs

Universalitaumlt PDFs sind unabhaumlngig vom harten Prozess

  • Folie 1
  • Folie 2
  • Folie 3
  • Folie 4
  • Folie 5
  • Folie 6
  • Folie 7
  • Folie 8
  • Folie 9
  • Folie 10
  • Folie 11
  • Folie 12
  • Folie 13
  • Folie 14
  • Folie 15
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  • Folie 18
  • Folie 19
  • Folie 20
  • Folie 21
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Historie - ElektronstreuungElastische Elektron (Spin frac12) - Kern (Spin 0 punktfoumlrmig) Streuung

mit

Ruumlckstoss

Spin vom eHelizitaumltserhaltung rarr Spin-flip

e-Streuung am ausgedehnten Kern (Euarr)

Impulsuumlbertragqsup2=(k-k)sup2Formfaktor

Fouriertransformierte der Kern-Ladungsverteilung

Inelastische e-KernStreuung (Euarr)

Elastische e-Nukleon Streuung

Energy of scattered electron

4

Historie - Elektron-Nukleon Streuung

Impulsuumlbertrag

Qsup2=-qsup2=-(k-k)sup2

Elastische Elektron (Spin frac12) - Nukleon (Spin 12 punktfoumlrmig) Streuung

e-Streuung am ausgedehnten Nukleon (Euarr)

Streuung am magn Moment

Energy of scattered electron

GE G

M elektr magnetischer Formfaktor

Fouriertransf der Verteilung der elektr Ladung bzw des mag Moments

Achsenabschnitt rarr GE

Qsup2=konst

Steigung rarr GM

Inelastische e-Nukleon Streuung (Euarr)Elastische e-Parton Streuung

5

Historie ndash Inelastische e-p Streuung

inelastisch

W inv Masse des hadr Endzustandes (elast Streuung W=M)

1968 MIT-Experiment am SLAC

Inelastischer Wirkungsquerschnitt (WQ) gtgt elast WQ Inelast WQ asymp konst middot Mott-WQ rarr Streuung an punktfoumlrmigen Teilchen (Partonmodell)

Mott-WQ

im p-Ruhesyst

6

Historie - Nukleon Strukturfunktionen

Skaleninvarianz(dh unabhaumlngig von Qsup2)

F2(x

Qsup2)

Inelastische e-Nukleon Streuung

Transformation auf Lorentzinvariante Variablen

mit

Impulsanteil des Partons am Nukleonimpuls

Inelastizitaumlt rel Energie-verlust im p-Ruhesyst

Impulsuumlbertrag Virtuali-taumlt des Photons

q=k-k

Beispiel TeilchenSpin 0 F

1(xQsup2) = 0

Spin 12 F2(xQsup2) = 2xF

1(xQsup2)

(Callan-Gross-Relation)

BisherPartonen im Nukleonsind Spin frac12 Teilchenund punktfoumlrmig (Skaleninvarianz)

F2(xQsup2) rarr F

2(x)

7

Historie - Quark-Parton-ModellInelast e-pn Streuung im Quark-Parton-Modell

Mit Callan-Gross-Relation folgt

e-pn WQ = inkohaumlrente Summe von eq-WQ

Skaleninvarianz

fi(xQsup2) Partonverteilungsfunktion (PDF)

Wahrscheinlichkeit Parton i im Impulsbereich [x x+dx] anzutreffen

Impulsanteil der Quarks

rarr asymp 50 des pn-Impulses tragen neutrale Partonen

8

342 Hadron-Elektron-Ring-Anlage (1992-2007)

Elektronen

Protonen

Vorbeschleuniger HERA am DESY(Hamburg)

Ep = 820 GeV (1992-1997)

Ep = 920 GeV (1998-2007)

Ee = 275 GeV

rarr radics = 300 GeV bzw radics = 320 GeV

Umfang63 km

9

DESY

HERMES

H1

HERA-B

ZEUS

10

Detektoren

H1

ZEUS

H1 und ZEUS Vielzweckdetektoren (Zwiebelschalenfoumlrmig aufgebaut)

Staumlrker in p-Richtung instrumentiert

11

HERA KinematikGeladener Strom (CC)

Rekonstruktiondes hadronischen Endzustandes(HFS)

BemerkungBei festem s gibt es nur zwei unabhaumlngige Variablen (meistens Qsup2 und x)

γ(q) Z(q)

Messung vonE

e θ

Neutraler Strom (NC)

rarr x

12

NC- und CC-Ereignisse im Detektor

e

p

LAr-BleiStahl Kalorimeter σEE

H1 ZEUSEM 12radicE 18radicEHad 50radicE 35radicESpaCal 75radicE

e

Jet vom ge-streuten Parton

NC-Ereignis

H1H1

ZEUSCC-Ereignis

Jet vom ge-streuten Parton

Proton-rest

Fehlender Trans-versalimpuls

13

Wirkungsquerschnitts-Messungen

Doppelt differentiellerWirkungsquerschnitt

Bestimmung von

in Intervallen (Bins) von x und Qsup2

14

F2-Messung

Skalenverletzung

x klein rarr F2 steigt mit Qsup2

Skaleninvarianz

Skalenverletzung

x groszlig rarr F2 faumlllt mit Qsup2

Agemessen Bgemessen AB

15

Skalenverletzung

Kleines Q0sup2 rarr

kleine AufloumlsungHohes Qsup2 rarrHohe Aufloumlsung

Skalenverletzung F2(x) rarr F

2(xQsup2)

Mit zunehmenden Qsup2 steigen die PDFs bei kleinem x an und fallen bei groszligem Qsup2 ab

Skalenverletzung ist ein Effekt der QCD

Qsup2-Abhaumlngigkeit ist berechenbar mit DokhitzerGribovLipatovAltarelliParisi-Gleichungen

x-Verteilung bei Q0sup2 muszlig gemessen werden

Aufloumlsung der Prozesse (hohes Qsup2)

Gluonsplitting erhoumlhtdie Quarkdichte beikleinem x

x1

x2 lt x

1

Gluonabstrahlung ver-schiebt Quarkdichtenzu kleinerem x

16

Weitere Strukturfunktionen

NC eprarreX (kleine u mittlere Qsup2)

withF

L~ g(xQsup2)

Meist unterdruumlckt(kleine und mittlere y)

γ-Austausch dominiert

Messung von

σr = dsup2σ(dx dQsup2) 1(kin Faktor)

als Fkt von ysup2Y+

(verschiedene s)

rarr F2(xQsup2) ist Achsenabschnitt

rarr FL(xQsup2) ist Steigung

kin Faktor

Mit ~ γγZ Z

γZ-Interferenz wird wichtig

Messung von F3 uumlber Unterschied in

σ(e+p) and σ(e-p) F3 ~ Differenz von Quark und Anti- Quark PDFs rarr sensitiv auf Valenquarks

Mit

NC eprarreX (hohe Qsup2)

CC eprarrνX (hohe Qsup2) W-Austausch

Sensitiv auf up-type und down-type PDF σ

r(e+p)~ (1-ysup2)d

v σ

r(e-p)~u

v

17

PDF-Fit

Parametrisierung von q(xQsup20) g(xQsup2

0) bei Qsup2

0 ~ 2GeVsup2

Berechnung von q(xQsup2) g(xQsup2) mit DGLAP-Entwicklung fuumlr ein beliebiges Qsup2 q(xQsup2) g(xQsup2) haumlngt von A B C ab

Anpassung von q(xQsup2) g(xQsup2) an Daten (zB NC und CC HERA Daten) rarr A B C

18

343 Anwendung von PDFs - Faktorisierung

LO σei

NLO σei

Faktorisierungsskala μ

Prozesse mit Skala gt μ werden stoumlrungstheoretisch behandelt

rarr Harter Wirkungsquerschnitt σei

Prozesse mit Skala lt μ koumlnnen nicht stoumlrungstheo-

retisch behandelt werden (Divergenzen von kollinearer Gluonemission)

rarr PDF (Messung u Entwicklung)

μ frei waumlhlbar kein phys Bedeutung

rarr σep

unabhaumlngig von μ

19

Universalitaumlt

DIS Drell-Yan Dijet-Produktion

Faktorisierung gilt fuumlr alle Reaktionen

PDFs unabhaumlngig vom harten Prozeszlig

rarr PDFs essentiell fuumlr Physik an Hadron-Collider (Vorhersage von WQ)

rarr Verwendung von verschiedenen Messungen im PDF-Fit (zB Tevatron Jet Daten)

20

Anwendung von PDFs

pp rarr 2Jets X-HiggsLHC

21

Zusammenfassung

Inelastische ep-Streuung kann als Streuung an punktfoumlrmigen Partonen Valenzquarks (uud) Seequarks und Gluonen angesehen werden

Skalenverletzung (F2 abhaumlngig von Qsup2) ist ein Effekt der QCD

(Gluonabstrahlung und Gluonsplitting)

Aus gemessenen PDFs bei Q0sup2 (ergibt sich aus Anpassung an diff WQ)

folgt mit DGLAP-Entwicklung PDF bei beliebigen Qsup2

Faktorisierung Die Berechnung des WQ laumlsst sich faktorisieren in den harten Prozess und in die PDFs

Universalitaumlt PDFs sind unabhaumlngig vom harten Prozess

  • Folie 1
  • Folie 2
  • Folie 3
  • Folie 4
  • Folie 5
  • Folie 6
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4

Historie - Elektron-Nukleon Streuung

Impulsuumlbertrag

Qsup2=-qsup2=-(k-k)sup2

Elastische Elektron (Spin frac12) - Nukleon (Spin 12 punktfoumlrmig) Streuung

e-Streuung am ausgedehnten Nukleon (Euarr)

Streuung am magn Moment

Energy of scattered electron

GE G

M elektr magnetischer Formfaktor

Fouriertransf der Verteilung der elektr Ladung bzw des mag Moments

Achsenabschnitt rarr GE

Qsup2=konst

Steigung rarr GM

Inelastische e-Nukleon Streuung (Euarr)Elastische e-Parton Streuung

5

Historie ndash Inelastische e-p Streuung

inelastisch

W inv Masse des hadr Endzustandes (elast Streuung W=M)

1968 MIT-Experiment am SLAC

Inelastischer Wirkungsquerschnitt (WQ) gtgt elast WQ Inelast WQ asymp konst middot Mott-WQ rarr Streuung an punktfoumlrmigen Teilchen (Partonmodell)

Mott-WQ

im p-Ruhesyst

6

Historie - Nukleon Strukturfunktionen

Skaleninvarianz(dh unabhaumlngig von Qsup2)

F2(x

Qsup2)

Inelastische e-Nukleon Streuung

Transformation auf Lorentzinvariante Variablen

mit

Impulsanteil des Partons am Nukleonimpuls

Inelastizitaumlt rel Energie-verlust im p-Ruhesyst

Impulsuumlbertrag Virtuali-taumlt des Photons

q=k-k

Beispiel TeilchenSpin 0 F

1(xQsup2) = 0

Spin 12 F2(xQsup2) = 2xF

1(xQsup2)

(Callan-Gross-Relation)

BisherPartonen im Nukleonsind Spin frac12 Teilchenund punktfoumlrmig (Skaleninvarianz)

F2(xQsup2) rarr F

2(x)

7

Historie - Quark-Parton-ModellInelast e-pn Streuung im Quark-Parton-Modell

Mit Callan-Gross-Relation folgt

e-pn WQ = inkohaumlrente Summe von eq-WQ

Skaleninvarianz

fi(xQsup2) Partonverteilungsfunktion (PDF)

Wahrscheinlichkeit Parton i im Impulsbereich [x x+dx] anzutreffen

Impulsanteil der Quarks

rarr asymp 50 des pn-Impulses tragen neutrale Partonen

8

342 Hadron-Elektron-Ring-Anlage (1992-2007)

Elektronen

Protonen

Vorbeschleuniger HERA am DESY(Hamburg)

Ep = 820 GeV (1992-1997)

Ep = 920 GeV (1998-2007)

Ee = 275 GeV

rarr radics = 300 GeV bzw radics = 320 GeV

Umfang63 km

9

DESY

HERMES

H1

HERA-B

ZEUS

10

Detektoren

H1

ZEUS

H1 und ZEUS Vielzweckdetektoren (Zwiebelschalenfoumlrmig aufgebaut)

Staumlrker in p-Richtung instrumentiert

11

HERA KinematikGeladener Strom (CC)

Rekonstruktiondes hadronischen Endzustandes(HFS)

BemerkungBei festem s gibt es nur zwei unabhaumlngige Variablen (meistens Qsup2 und x)

γ(q) Z(q)

Messung vonE

e θ

Neutraler Strom (NC)

rarr x

12

NC- und CC-Ereignisse im Detektor

e

p

LAr-BleiStahl Kalorimeter σEE

H1 ZEUSEM 12radicE 18radicEHad 50radicE 35radicESpaCal 75radicE

e

Jet vom ge-streuten Parton

NC-Ereignis

H1H1

ZEUSCC-Ereignis

Jet vom ge-streuten Parton

Proton-rest

Fehlender Trans-versalimpuls

13

Wirkungsquerschnitts-Messungen

Doppelt differentiellerWirkungsquerschnitt

Bestimmung von

in Intervallen (Bins) von x und Qsup2

14

F2-Messung

Skalenverletzung

x klein rarr F2 steigt mit Qsup2

Skaleninvarianz

Skalenverletzung

x groszlig rarr F2 faumlllt mit Qsup2

Agemessen Bgemessen AB

15

Skalenverletzung

Kleines Q0sup2 rarr

kleine AufloumlsungHohes Qsup2 rarrHohe Aufloumlsung

Skalenverletzung F2(x) rarr F

2(xQsup2)

Mit zunehmenden Qsup2 steigen die PDFs bei kleinem x an und fallen bei groszligem Qsup2 ab

Skalenverletzung ist ein Effekt der QCD

Qsup2-Abhaumlngigkeit ist berechenbar mit DokhitzerGribovLipatovAltarelliParisi-Gleichungen

x-Verteilung bei Q0sup2 muszlig gemessen werden

Aufloumlsung der Prozesse (hohes Qsup2)

Gluonsplitting erhoumlhtdie Quarkdichte beikleinem x

x1

x2 lt x

1

Gluonabstrahlung ver-schiebt Quarkdichtenzu kleinerem x

16

Weitere Strukturfunktionen

NC eprarreX (kleine u mittlere Qsup2)

withF

L~ g(xQsup2)

Meist unterdruumlckt(kleine und mittlere y)

γ-Austausch dominiert

Messung von

σr = dsup2σ(dx dQsup2) 1(kin Faktor)

als Fkt von ysup2Y+

(verschiedene s)

rarr F2(xQsup2) ist Achsenabschnitt

rarr FL(xQsup2) ist Steigung

kin Faktor

Mit ~ γγZ Z

γZ-Interferenz wird wichtig

Messung von F3 uumlber Unterschied in

σ(e+p) and σ(e-p) F3 ~ Differenz von Quark und Anti- Quark PDFs rarr sensitiv auf Valenquarks

Mit

NC eprarreX (hohe Qsup2)

CC eprarrνX (hohe Qsup2) W-Austausch

Sensitiv auf up-type und down-type PDF σ

r(e+p)~ (1-ysup2)d

v σ

r(e-p)~u

v

17

PDF-Fit

Parametrisierung von q(xQsup20) g(xQsup2

0) bei Qsup2

0 ~ 2GeVsup2

Berechnung von q(xQsup2) g(xQsup2) mit DGLAP-Entwicklung fuumlr ein beliebiges Qsup2 q(xQsup2) g(xQsup2) haumlngt von A B C ab

Anpassung von q(xQsup2) g(xQsup2) an Daten (zB NC und CC HERA Daten) rarr A B C

18

343 Anwendung von PDFs - Faktorisierung

LO σei

NLO σei

Faktorisierungsskala μ

Prozesse mit Skala gt μ werden stoumlrungstheoretisch behandelt

rarr Harter Wirkungsquerschnitt σei

Prozesse mit Skala lt μ koumlnnen nicht stoumlrungstheo-

retisch behandelt werden (Divergenzen von kollinearer Gluonemission)

rarr PDF (Messung u Entwicklung)

μ frei waumlhlbar kein phys Bedeutung

rarr σep

unabhaumlngig von μ

19

Universalitaumlt

DIS Drell-Yan Dijet-Produktion

Faktorisierung gilt fuumlr alle Reaktionen

PDFs unabhaumlngig vom harten Prozeszlig

rarr PDFs essentiell fuumlr Physik an Hadron-Collider (Vorhersage von WQ)

rarr Verwendung von verschiedenen Messungen im PDF-Fit (zB Tevatron Jet Daten)

20

Anwendung von PDFs

pp rarr 2Jets X-HiggsLHC

21

Zusammenfassung

Inelastische ep-Streuung kann als Streuung an punktfoumlrmigen Partonen Valenzquarks (uud) Seequarks und Gluonen angesehen werden

Skalenverletzung (F2 abhaumlngig von Qsup2) ist ein Effekt der QCD

(Gluonabstrahlung und Gluonsplitting)

Aus gemessenen PDFs bei Q0sup2 (ergibt sich aus Anpassung an diff WQ)

folgt mit DGLAP-Entwicklung PDF bei beliebigen Qsup2

Faktorisierung Die Berechnung des WQ laumlsst sich faktorisieren in den harten Prozess und in die PDFs

Universalitaumlt PDFs sind unabhaumlngig vom harten Prozess

  • Folie 1
  • Folie 2
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  • Folie 21
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5

Historie ndash Inelastische e-p Streuung

inelastisch

W inv Masse des hadr Endzustandes (elast Streuung W=M)

1968 MIT-Experiment am SLAC

Inelastischer Wirkungsquerschnitt (WQ) gtgt elast WQ Inelast WQ asymp konst middot Mott-WQ rarr Streuung an punktfoumlrmigen Teilchen (Partonmodell)

Mott-WQ

im p-Ruhesyst

6

Historie - Nukleon Strukturfunktionen

Skaleninvarianz(dh unabhaumlngig von Qsup2)

F2(x

Qsup2)

Inelastische e-Nukleon Streuung

Transformation auf Lorentzinvariante Variablen

mit

Impulsanteil des Partons am Nukleonimpuls

Inelastizitaumlt rel Energie-verlust im p-Ruhesyst

Impulsuumlbertrag Virtuali-taumlt des Photons

q=k-k

Beispiel TeilchenSpin 0 F

1(xQsup2) = 0

Spin 12 F2(xQsup2) = 2xF

1(xQsup2)

(Callan-Gross-Relation)

BisherPartonen im Nukleonsind Spin frac12 Teilchenund punktfoumlrmig (Skaleninvarianz)

F2(xQsup2) rarr F

2(x)

7

Historie - Quark-Parton-ModellInelast e-pn Streuung im Quark-Parton-Modell

Mit Callan-Gross-Relation folgt

e-pn WQ = inkohaumlrente Summe von eq-WQ

Skaleninvarianz

fi(xQsup2) Partonverteilungsfunktion (PDF)

Wahrscheinlichkeit Parton i im Impulsbereich [x x+dx] anzutreffen

Impulsanteil der Quarks

rarr asymp 50 des pn-Impulses tragen neutrale Partonen

8

342 Hadron-Elektron-Ring-Anlage (1992-2007)

Elektronen

Protonen

Vorbeschleuniger HERA am DESY(Hamburg)

Ep = 820 GeV (1992-1997)

Ep = 920 GeV (1998-2007)

Ee = 275 GeV

rarr radics = 300 GeV bzw radics = 320 GeV

Umfang63 km

9

DESY

HERMES

H1

HERA-B

ZEUS

10

Detektoren

H1

ZEUS

H1 und ZEUS Vielzweckdetektoren (Zwiebelschalenfoumlrmig aufgebaut)

Staumlrker in p-Richtung instrumentiert

11

HERA KinematikGeladener Strom (CC)

Rekonstruktiondes hadronischen Endzustandes(HFS)

BemerkungBei festem s gibt es nur zwei unabhaumlngige Variablen (meistens Qsup2 und x)

γ(q) Z(q)

Messung vonE

e θ

Neutraler Strom (NC)

rarr x

12

NC- und CC-Ereignisse im Detektor

e

p

LAr-BleiStahl Kalorimeter σEE

H1 ZEUSEM 12radicE 18radicEHad 50radicE 35radicESpaCal 75radicE

e

Jet vom ge-streuten Parton

NC-Ereignis

H1H1

ZEUSCC-Ereignis

Jet vom ge-streuten Parton

Proton-rest

Fehlender Trans-versalimpuls

13

Wirkungsquerschnitts-Messungen

Doppelt differentiellerWirkungsquerschnitt

Bestimmung von

in Intervallen (Bins) von x und Qsup2

14

F2-Messung

Skalenverletzung

x klein rarr F2 steigt mit Qsup2

Skaleninvarianz

Skalenverletzung

x groszlig rarr F2 faumlllt mit Qsup2

Agemessen Bgemessen AB

15

Skalenverletzung

Kleines Q0sup2 rarr

kleine AufloumlsungHohes Qsup2 rarrHohe Aufloumlsung

Skalenverletzung F2(x) rarr F

2(xQsup2)

Mit zunehmenden Qsup2 steigen die PDFs bei kleinem x an und fallen bei groszligem Qsup2 ab

Skalenverletzung ist ein Effekt der QCD

Qsup2-Abhaumlngigkeit ist berechenbar mit DokhitzerGribovLipatovAltarelliParisi-Gleichungen

x-Verteilung bei Q0sup2 muszlig gemessen werden

Aufloumlsung der Prozesse (hohes Qsup2)

Gluonsplitting erhoumlhtdie Quarkdichte beikleinem x

x1

x2 lt x

1

Gluonabstrahlung ver-schiebt Quarkdichtenzu kleinerem x

16

Weitere Strukturfunktionen

NC eprarreX (kleine u mittlere Qsup2)

withF

L~ g(xQsup2)

Meist unterdruumlckt(kleine und mittlere y)

γ-Austausch dominiert

Messung von

σr = dsup2σ(dx dQsup2) 1(kin Faktor)

als Fkt von ysup2Y+

(verschiedene s)

rarr F2(xQsup2) ist Achsenabschnitt

rarr FL(xQsup2) ist Steigung

kin Faktor

Mit ~ γγZ Z

γZ-Interferenz wird wichtig

Messung von F3 uumlber Unterschied in

σ(e+p) and σ(e-p) F3 ~ Differenz von Quark und Anti- Quark PDFs rarr sensitiv auf Valenquarks

Mit

NC eprarreX (hohe Qsup2)

CC eprarrνX (hohe Qsup2) W-Austausch

Sensitiv auf up-type und down-type PDF σ

r(e+p)~ (1-ysup2)d

v σ

r(e-p)~u

v

17

PDF-Fit

Parametrisierung von q(xQsup20) g(xQsup2

0) bei Qsup2

0 ~ 2GeVsup2

Berechnung von q(xQsup2) g(xQsup2) mit DGLAP-Entwicklung fuumlr ein beliebiges Qsup2 q(xQsup2) g(xQsup2) haumlngt von A B C ab

Anpassung von q(xQsup2) g(xQsup2) an Daten (zB NC und CC HERA Daten) rarr A B C

18

343 Anwendung von PDFs - Faktorisierung

LO σei

NLO σei

Faktorisierungsskala μ

Prozesse mit Skala gt μ werden stoumlrungstheoretisch behandelt

rarr Harter Wirkungsquerschnitt σei

Prozesse mit Skala lt μ koumlnnen nicht stoumlrungstheo-

retisch behandelt werden (Divergenzen von kollinearer Gluonemission)

rarr PDF (Messung u Entwicklung)

μ frei waumlhlbar kein phys Bedeutung

rarr σep

unabhaumlngig von μ

19

Universalitaumlt

DIS Drell-Yan Dijet-Produktion

Faktorisierung gilt fuumlr alle Reaktionen

PDFs unabhaumlngig vom harten Prozeszlig

rarr PDFs essentiell fuumlr Physik an Hadron-Collider (Vorhersage von WQ)

rarr Verwendung von verschiedenen Messungen im PDF-Fit (zB Tevatron Jet Daten)

20

Anwendung von PDFs

pp rarr 2Jets X-HiggsLHC

21

Zusammenfassung

Inelastische ep-Streuung kann als Streuung an punktfoumlrmigen Partonen Valenzquarks (uud) Seequarks und Gluonen angesehen werden

Skalenverletzung (F2 abhaumlngig von Qsup2) ist ein Effekt der QCD

(Gluonabstrahlung und Gluonsplitting)

Aus gemessenen PDFs bei Q0sup2 (ergibt sich aus Anpassung an diff WQ)

folgt mit DGLAP-Entwicklung PDF bei beliebigen Qsup2

Faktorisierung Die Berechnung des WQ laumlsst sich faktorisieren in den harten Prozess und in die PDFs

Universalitaumlt PDFs sind unabhaumlngig vom harten Prozess

  • Folie 1
  • Folie 2
  • Folie 3
  • Folie 4
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  • Folie 10
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  • Folie 12
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  • Folie 19
  • Folie 20
  • Folie 21
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6

Historie - Nukleon Strukturfunktionen

Skaleninvarianz(dh unabhaumlngig von Qsup2)

F2(x

Qsup2)

Inelastische e-Nukleon Streuung

Transformation auf Lorentzinvariante Variablen

mit

Impulsanteil des Partons am Nukleonimpuls

Inelastizitaumlt rel Energie-verlust im p-Ruhesyst

Impulsuumlbertrag Virtuali-taumlt des Photons

q=k-k

Beispiel TeilchenSpin 0 F

1(xQsup2) = 0

Spin 12 F2(xQsup2) = 2xF

1(xQsup2)

(Callan-Gross-Relation)

BisherPartonen im Nukleonsind Spin frac12 Teilchenund punktfoumlrmig (Skaleninvarianz)

F2(xQsup2) rarr F

2(x)

7

Historie - Quark-Parton-ModellInelast e-pn Streuung im Quark-Parton-Modell

Mit Callan-Gross-Relation folgt

e-pn WQ = inkohaumlrente Summe von eq-WQ

Skaleninvarianz

fi(xQsup2) Partonverteilungsfunktion (PDF)

Wahrscheinlichkeit Parton i im Impulsbereich [x x+dx] anzutreffen

Impulsanteil der Quarks

rarr asymp 50 des pn-Impulses tragen neutrale Partonen

8

342 Hadron-Elektron-Ring-Anlage (1992-2007)

Elektronen

Protonen

Vorbeschleuniger HERA am DESY(Hamburg)

Ep = 820 GeV (1992-1997)

Ep = 920 GeV (1998-2007)

Ee = 275 GeV

rarr radics = 300 GeV bzw radics = 320 GeV

Umfang63 km

9

DESY

HERMES

H1

HERA-B

ZEUS

10

Detektoren

H1

ZEUS

H1 und ZEUS Vielzweckdetektoren (Zwiebelschalenfoumlrmig aufgebaut)

Staumlrker in p-Richtung instrumentiert

11

HERA KinematikGeladener Strom (CC)

Rekonstruktiondes hadronischen Endzustandes(HFS)

BemerkungBei festem s gibt es nur zwei unabhaumlngige Variablen (meistens Qsup2 und x)

γ(q) Z(q)

Messung vonE

e θ

Neutraler Strom (NC)

rarr x

12

NC- und CC-Ereignisse im Detektor

e

p

LAr-BleiStahl Kalorimeter σEE

H1 ZEUSEM 12radicE 18radicEHad 50radicE 35radicESpaCal 75radicE

e

Jet vom ge-streuten Parton

NC-Ereignis

H1H1

ZEUSCC-Ereignis

Jet vom ge-streuten Parton

Proton-rest

Fehlender Trans-versalimpuls

13

Wirkungsquerschnitts-Messungen

Doppelt differentiellerWirkungsquerschnitt

Bestimmung von

in Intervallen (Bins) von x und Qsup2

14

F2-Messung

Skalenverletzung

x klein rarr F2 steigt mit Qsup2

Skaleninvarianz

Skalenverletzung

x groszlig rarr F2 faumlllt mit Qsup2

Agemessen Bgemessen AB

15

Skalenverletzung

Kleines Q0sup2 rarr

kleine AufloumlsungHohes Qsup2 rarrHohe Aufloumlsung

Skalenverletzung F2(x) rarr F

2(xQsup2)

Mit zunehmenden Qsup2 steigen die PDFs bei kleinem x an und fallen bei groszligem Qsup2 ab

Skalenverletzung ist ein Effekt der QCD

Qsup2-Abhaumlngigkeit ist berechenbar mit DokhitzerGribovLipatovAltarelliParisi-Gleichungen

x-Verteilung bei Q0sup2 muszlig gemessen werden

Aufloumlsung der Prozesse (hohes Qsup2)

Gluonsplitting erhoumlhtdie Quarkdichte beikleinem x

x1

x2 lt x

1

Gluonabstrahlung ver-schiebt Quarkdichtenzu kleinerem x

16

Weitere Strukturfunktionen

NC eprarreX (kleine u mittlere Qsup2)

withF

L~ g(xQsup2)

Meist unterdruumlckt(kleine und mittlere y)

γ-Austausch dominiert

Messung von

σr = dsup2σ(dx dQsup2) 1(kin Faktor)

als Fkt von ysup2Y+

(verschiedene s)

rarr F2(xQsup2) ist Achsenabschnitt

rarr FL(xQsup2) ist Steigung

kin Faktor

Mit ~ γγZ Z

γZ-Interferenz wird wichtig

Messung von F3 uumlber Unterschied in

σ(e+p) and σ(e-p) F3 ~ Differenz von Quark und Anti- Quark PDFs rarr sensitiv auf Valenquarks

Mit

NC eprarreX (hohe Qsup2)

CC eprarrνX (hohe Qsup2) W-Austausch

Sensitiv auf up-type und down-type PDF σ

r(e+p)~ (1-ysup2)d

v σ

r(e-p)~u

v

17

PDF-Fit

Parametrisierung von q(xQsup20) g(xQsup2

0) bei Qsup2

0 ~ 2GeVsup2

Berechnung von q(xQsup2) g(xQsup2) mit DGLAP-Entwicklung fuumlr ein beliebiges Qsup2 q(xQsup2) g(xQsup2) haumlngt von A B C ab

Anpassung von q(xQsup2) g(xQsup2) an Daten (zB NC und CC HERA Daten) rarr A B C

18

343 Anwendung von PDFs - Faktorisierung

LO σei

NLO σei

Faktorisierungsskala μ

Prozesse mit Skala gt μ werden stoumlrungstheoretisch behandelt

rarr Harter Wirkungsquerschnitt σei

Prozesse mit Skala lt μ koumlnnen nicht stoumlrungstheo-

retisch behandelt werden (Divergenzen von kollinearer Gluonemission)

rarr PDF (Messung u Entwicklung)

μ frei waumlhlbar kein phys Bedeutung

rarr σep

unabhaumlngig von μ

19

Universalitaumlt

DIS Drell-Yan Dijet-Produktion

Faktorisierung gilt fuumlr alle Reaktionen

PDFs unabhaumlngig vom harten Prozeszlig

rarr PDFs essentiell fuumlr Physik an Hadron-Collider (Vorhersage von WQ)

rarr Verwendung von verschiedenen Messungen im PDF-Fit (zB Tevatron Jet Daten)

20

Anwendung von PDFs

pp rarr 2Jets X-HiggsLHC

21

Zusammenfassung

Inelastische ep-Streuung kann als Streuung an punktfoumlrmigen Partonen Valenzquarks (uud) Seequarks und Gluonen angesehen werden

Skalenverletzung (F2 abhaumlngig von Qsup2) ist ein Effekt der QCD

(Gluonabstrahlung und Gluonsplitting)

Aus gemessenen PDFs bei Q0sup2 (ergibt sich aus Anpassung an diff WQ)

folgt mit DGLAP-Entwicklung PDF bei beliebigen Qsup2

Faktorisierung Die Berechnung des WQ laumlsst sich faktorisieren in den harten Prozess und in die PDFs

Universalitaumlt PDFs sind unabhaumlngig vom harten Prozess

  • Folie 1
  • Folie 2
  • Folie 3
  • Folie 4
  • Folie 5
  • Folie 6
  • Folie 7
  • Folie 8
  • Folie 9
  • Folie 10
  • Folie 11
  • Folie 12
  • Folie 13
  • Folie 14
  • Folie 15
  • Folie 16
  • Folie 17
  • Folie 18
  • Folie 19
  • Folie 20
  • Folie 21
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7

Historie - Quark-Parton-ModellInelast e-pn Streuung im Quark-Parton-Modell

Mit Callan-Gross-Relation folgt

e-pn WQ = inkohaumlrente Summe von eq-WQ

Skaleninvarianz

fi(xQsup2) Partonverteilungsfunktion (PDF)

Wahrscheinlichkeit Parton i im Impulsbereich [x x+dx] anzutreffen

Impulsanteil der Quarks

rarr asymp 50 des pn-Impulses tragen neutrale Partonen

8

342 Hadron-Elektron-Ring-Anlage (1992-2007)

Elektronen

Protonen

Vorbeschleuniger HERA am DESY(Hamburg)

Ep = 820 GeV (1992-1997)

Ep = 920 GeV (1998-2007)

Ee = 275 GeV

rarr radics = 300 GeV bzw radics = 320 GeV

Umfang63 km

9

DESY

HERMES

H1

HERA-B

ZEUS

10

Detektoren

H1

ZEUS

H1 und ZEUS Vielzweckdetektoren (Zwiebelschalenfoumlrmig aufgebaut)

Staumlrker in p-Richtung instrumentiert

11

HERA KinematikGeladener Strom (CC)

Rekonstruktiondes hadronischen Endzustandes(HFS)

BemerkungBei festem s gibt es nur zwei unabhaumlngige Variablen (meistens Qsup2 und x)

γ(q) Z(q)

Messung vonE

e θ

Neutraler Strom (NC)

rarr x

12

NC- und CC-Ereignisse im Detektor

e

p

LAr-BleiStahl Kalorimeter σEE

H1 ZEUSEM 12radicE 18radicEHad 50radicE 35radicESpaCal 75radicE

e

Jet vom ge-streuten Parton

NC-Ereignis

H1H1

ZEUSCC-Ereignis

Jet vom ge-streuten Parton

Proton-rest

Fehlender Trans-versalimpuls

13

Wirkungsquerschnitts-Messungen

Doppelt differentiellerWirkungsquerschnitt

Bestimmung von

in Intervallen (Bins) von x und Qsup2

14

F2-Messung

Skalenverletzung

x klein rarr F2 steigt mit Qsup2

Skaleninvarianz

Skalenverletzung

x groszlig rarr F2 faumlllt mit Qsup2

Agemessen Bgemessen AB

15

Skalenverletzung

Kleines Q0sup2 rarr

kleine AufloumlsungHohes Qsup2 rarrHohe Aufloumlsung

Skalenverletzung F2(x) rarr F

2(xQsup2)

Mit zunehmenden Qsup2 steigen die PDFs bei kleinem x an und fallen bei groszligem Qsup2 ab

Skalenverletzung ist ein Effekt der QCD

Qsup2-Abhaumlngigkeit ist berechenbar mit DokhitzerGribovLipatovAltarelliParisi-Gleichungen

x-Verteilung bei Q0sup2 muszlig gemessen werden

Aufloumlsung der Prozesse (hohes Qsup2)

Gluonsplitting erhoumlhtdie Quarkdichte beikleinem x

x1

x2 lt x

1

Gluonabstrahlung ver-schiebt Quarkdichtenzu kleinerem x

16

Weitere Strukturfunktionen

NC eprarreX (kleine u mittlere Qsup2)

withF

L~ g(xQsup2)

Meist unterdruumlckt(kleine und mittlere y)

γ-Austausch dominiert

Messung von

σr = dsup2σ(dx dQsup2) 1(kin Faktor)

als Fkt von ysup2Y+

(verschiedene s)

rarr F2(xQsup2) ist Achsenabschnitt

rarr FL(xQsup2) ist Steigung

kin Faktor

Mit ~ γγZ Z

γZ-Interferenz wird wichtig

Messung von F3 uumlber Unterschied in

σ(e+p) and σ(e-p) F3 ~ Differenz von Quark und Anti- Quark PDFs rarr sensitiv auf Valenquarks

Mit

NC eprarreX (hohe Qsup2)

CC eprarrνX (hohe Qsup2) W-Austausch

Sensitiv auf up-type und down-type PDF σ

r(e+p)~ (1-ysup2)d

v σ

r(e-p)~u

v

17

PDF-Fit

Parametrisierung von q(xQsup20) g(xQsup2

0) bei Qsup2

0 ~ 2GeVsup2

Berechnung von q(xQsup2) g(xQsup2) mit DGLAP-Entwicklung fuumlr ein beliebiges Qsup2 q(xQsup2) g(xQsup2) haumlngt von A B C ab

Anpassung von q(xQsup2) g(xQsup2) an Daten (zB NC und CC HERA Daten) rarr A B C

18

343 Anwendung von PDFs - Faktorisierung

LO σei

NLO σei

Faktorisierungsskala μ

Prozesse mit Skala gt μ werden stoumlrungstheoretisch behandelt

rarr Harter Wirkungsquerschnitt σei

Prozesse mit Skala lt μ koumlnnen nicht stoumlrungstheo-

retisch behandelt werden (Divergenzen von kollinearer Gluonemission)

rarr PDF (Messung u Entwicklung)

μ frei waumlhlbar kein phys Bedeutung

rarr σep

unabhaumlngig von μ

19

Universalitaumlt

DIS Drell-Yan Dijet-Produktion

Faktorisierung gilt fuumlr alle Reaktionen

PDFs unabhaumlngig vom harten Prozeszlig

rarr PDFs essentiell fuumlr Physik an Hadron-Collider (Vorhersage von WQ)

rarr Verwendung von verschiedenen Messungen im PDF-Fit (zB Tevatron Jet Daten)

20

Anwendung von PDFs

pp rarr 2Jets X-HiggsLHC

21

Zusammenfassung

Inelastische ep-Streuung kann als Streuung an punktfoumlrmigen Partonen Valenzquarks (uud) Seequarks und Gluonen angesehen werden

Skalenverletzung (F2 abhaumlngig von Qsup2) ist ein Effekt der QCD

(Gluonabstrahlung und Gluonsplitting)

Aus gemessenen PDFs bei Q0sup2 (ergibt sich aus Anpassung an diff WQ)

folgt mit DGLAP-Entwicklung PDF bei beliebigen Qsup2

Faktorisierung Die Berechnung des WQ laumlsst sich faktorisieren in den harten Prozess und in die PDFs

Universalitaumlt PDFs sind unabhaumlngig vom harten Prozess

  • Folie 1
  • Folie 2
  • Folie 3
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8

342 Hadron-Elektron-Ring-Anlage (1992-2007)

Elektronen

Protonen

Vorbeschleuniger HERA am DESY(Hamburg)

Ep = 820 GeV (1992-1997)

Ep = 920 GeV (1998-2007)

Ee = 275 GeV

rarr radics = 300 GeV bzw radics = 320 GeV

Umfang63 km

9

DESY

HERMES

H1

HERA-B

ZEUS

10

Detektoren

H1

ZEUS

H1 und ZEUS Vielzweckdetektoren (Zwiebelschalenfoumlrmig aufgebaut)

Staumlrker in p-Richtung instrumentiert

11

HERA KinematikGeladener Strom (CC)

Rekonstruktiondes hadronischen Endzustandes(HFS)

BemerkungBei festem s gibt es nur zwei unabhaumlngige Variablen (meistens Qsup2 und x)

γ(q) Z(q)

Messung vonE

e θ

Neutraler Strom (NC)

rarr x

12

NC- und CC-Ereignisse im Detektor

e

p

LAr-BleiStahl Kalorimeter σEE

H1 ZEUSEM 12radicE 18radicEHad 50radicE 35radicESpaCal 75radicE

e

Jet vom ge-streuten Parton

NC-Ereignis

H1H1

ZEUSCC-Ereignis

Jet vom ge-streuten Parton

Proton-rest

Fehlender Trans-versalimpuls

13

Wirkungsquerschnitts-Messungen

Doppelt differentiellerWirkungsquerschnitt

Bestimmung von

in Intervallen (Bins) von x und Qsup2

14

F2-Messung

Skalenverletzung

x klein rarr F2 steigt mit Qsup2

Skaleninvarianz

Skalenverletzung

x groszlig rarr F2 faumlllt mit Qsup2

Agemessen Bgemessen AB

15

Skalenverletzung

Kleines Q0sup2 rarr

kleine AufloumlsungHohes Qsup2 rarrHohe Aufloumlsung

Skalenverletzung F2(x) rarr F

2(xQsup2)

Mit zunehmenden Qsup2 steigen die PDFs bei kleinem x an und fallen bei groszligem Qsup2 ab

Skalenverletzung ist ein Effekt der QCD

Qsup2-Abhaumlngigkeit ist berechenbar mit DokhitzerGribovLipatovAltarelliParisi-Gleichungen

x-Verteilung bei Q0sup2 muszlig gemessen werden

Aufloumlsung der Prozesse (hohes Qsup2)

Gluonsplitting erhoumlhtdie Quarkdichte beikleinem x

x1

x2 lt x

1

Gluonabstrahlung ver-schiebt Quarkdichtenzu kleinerem x

16

Weitere Strukturfunktionen

NC eprarreX (kleine u mittlere Qsup2)

withF

L~ g(xQsup2)

Meist unterdruumlckt(kleine und mittlere y)

γ-Austausch dominiert

Messung von

σr = dsup2σ(dx dQsup2) 1(kin Faktor)

als Fkt von ysup2Y+

(verschiedene s)

rarr F2(xQsup2) ist Achsenabschnitt

rarr FL(xQsup2) ist Steigung

kin Faktor

Mit ~ γγZ Z

γZ-Interferenz wird wichtig

Messung von F3 uumlber Unterschied in

σ(e+p) and σ(e-p) F3 ~ Differenz von Quark und Anti- Quark PDFs rarr sensitiv auf Valenquarks

Mit

NC eprarreX (hohe Qsup2)

CC eprarrνX (hohe Qsup2) W-Austausch

Sensitiv auf up-type und down-type PDF σ

r(e+p)~ (1-ysup2)d

v σ

r(e-p)~u

v

17

PDF-Fit

Parametrisierung von q(xQsup20) g(xQsup2

0) bei Qsup2

0 ~ 2GeVsup2

Berechnung von q(xQsup2) g(xQsup2) mit DGLAP-Entwicklung fuumlr ein beliebiges Qsup2 q(xQsup2) g(xQsup2) haumlngt von A B C ab

Anpassung von q(xQsup2) g(xQsup2) an Daten (zB NC und CC HERA Daten) rarr A B C

18

343 Anwendung von PDFs - Faktorisierung

LO σei

NLO σei

Faktorisierungsskala μ

Prozesse mit Skala gt μ werden stoumlrungstheoretisch behandelt

rarr Harter Wirkungsquerschnitt σei

Prozesse mit Skala lt μ koumlnnen nicht stoumlrungstheo-

retisch behandelt werden (Divergenzen von kollinearer Gluonemission)

rarr PDF (Messung u Entwicklung)

μ frei waumlhlbar kein phys Bedeutung

rarr σep

unabhaumlngig von μ

19

Universalitaumlt

DIS Drell-Yan Dijet-Produktion

Faktorisierung gilt fuumlr alle Reaktionen

PDFs unabhaumlngig vom harten Prozeszlig

rarr PDFs essentiell fuumlr Physik an Hadron-Collider (Vorhersage von WQ)

rarr Verwendung von verschiedenen Messungen im PDF-Fit (zB Tevatron Jet Daten)

20

Anwendung von PDFs

pp rarr 2Jets X-HiggsLHC

21

Zusammenfassung

Inelastische ep-Streuung kann als Streuung an punktfoumlrmigen Partonen Valenzquarks (uud) Seequarks und Gluonen angesehen werden

Skalenverletzung (F2 abhaumlngig von Qsup2) ist ein Effekt der QCD

(Gluonabstrahlung und Gluonsplitting)

Aus gemessenen PDFs bei Q0sup2 (ergibt sich aus Anpassung an diff WQ)

folgt mit DGLAP-Entwicklung PDF bei beliebigen Qsup2

Faktorisierung Die Berechnung des WQ laumlsst sich faktorisieren in den harten Prozess und in die PDFs

Universalitaumlt PDFs sind unabhaumlngig vom harten Prozess

  • Folie 1
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9

DESY

HERMES

H1

HERA-B

ZEUS

10

Detektoren

H1

ZEUS

H1 und ZEUS Vielzweckdetektoren (Zwiebelschalenfoumlrmig aufgebaut)

Staumlrker in p-Richtung instrumentiert

11

HERA KinematikGeladener Strom (CC)

Rekonstruktiondes hadronischen Endzustandes(HFS)

BemerkungBei festem s gibt es nur zwei unabhaumlngige Variablen (meistens Qsup2 und x)

γ(q) Z(q)

Messung vonE

e θ

Neutraler Strom (NC)

rarr x

12

NC- und CC-Ereignisse im Detektor

e

p

LAr-BleiStahl Kalorimeter σEE

H1 ZEUSEM 12radicE 18radicEHad 50radicE 35radicESpaCal 75radicE

e

Jet vom ge-streuten Parton

NC-Ereignis

H1H1

ZEUSCC-Ereignis

Jet vom ge-streuten Parton

Proton-rest

Fehlender Trans-versalimpuls

13

Wirkungsquerschnitts-Messungen

Doppelt differentiellerWirkungsquerschnitt

Bestimmung von

in Intervallen (Bins) von x und Qsup2

14

F2-Messung

Skalenverletzung

x klein rarr F2 steigt mit Qsup2

Skaleninvarianz

Skalenverletzung

x groszlig rarr F2 faumlllt mit Qsup2

Agemessen Bgemessen AB

15

Skalenverletzung

Kleines Q0sup2 rarr

kleine AufloumlsungHohes Qsup2 rarrHohe Aufloumlsung

Skalenverletzung F2(x) rarr F

2(xQsup2)

Mit zunehmenden Qsup2 steigen die PDFs bei kleinem x an und fallen bei groszligem Qsup2 ab

Skalenverletzung ist ein Effekt der QCD

Qsup2-Abhaumlngigkeit ist berechenbar mit DokhitzerGribovLipatovAltarelliParisi-Gleichungen

x-Verteilung bei Q0sup2 muszlig gemessen werden

Aufloumlsung der Prozesse (hohes Qsup2)

Gluonsplitting erhoumlhtdie Quarkdichte beikleinem x

x1

x2 lt x

1

Gluonabstrahlung ver-schiebt Quarkdichtenzu kleinerem x

16

Weitere Strukturfunktionen

NC eprarreX (kleine u mittlere Qsup2)

withF

L~ g(xQsup2)

Meist unterdruumlckt(kleine und mittlere y)

γ-Austausch dominiert

Messung von

σr = dsup2σ(dx dQsup2) 1(kin Faktor)

als Fkt von ysup2Y+

(verschiedene s)

rarr F2(xQsup2) ist Achsenabschnitt

rarr FL(xQsup2) ist Steigung

kin Faktor

Mit ~ γγZ Z

γZ-Interferenz wird wichtig

Messung von F3 uumlber Unterschied in

σ(e+p) and σ(e-p) F3 ~ Differenz von Quark und Anti- Quark PDFs rarr sensitiv auf Valenquarks

Mit

NC eprarreX (hohe Qsup2)

CC eprarrνX (hohe Qsup2) W-Austausch

Sensitiv auf up-type und down-type PDF σ

r(e+p)~ (1-ysup2)d

v σ

r(e-p)~u

v

17

PDF-Fit

Parametrisierung von q(xQsup20) g(xQsup2

0) bei Qsup2

0 ~ 2GeVsup2

Berechnung von q(xQsup2) g(xQsup2) mit DGLAP-Entwicklung fuumlr ein beliebiges Qsup2 q(xQsup2) g(xQsup2) haumlngt von A B C ab

Anpassung von q(xQsup2) g(xQsup2) an Daten (zB NC und CC HERA Daten) rarr A B C

18

343 Anwendung von PDFs - Faktorisierung

LO σei

NLO σei

Faktorisierungsskala μ

Prozesse mit Skala gt μ werden stoumlrungstheoretisch behandelt

rarr Harter Wirkungsquerschnitt σei

Prozesse mit Skala lt μ koumlnnen nicht stoumlrungstheo-

retisch behandelt werden (Divergenzen von kollinearer Gluonemission)

rarr PDF (Messung u Entwicklung)

μ frei waumlhlbar kein phys Bedeutung

rarr σep

unabhaumlngig von μ

19

Universalitaumlt

DIS Drell-Yan Dijet-Produktion

Faktorisierung gilt fuumlr alle Reaktionen

PDFs unabhaumlngig vom harten Prozeszlig

rarr PDFs essentiell fuumlr Physik an Hadron-Collider (Vorhersage von WQ)

rarr Verwendung von verschiedenen Messungen im PDF-Fit (zB Tevatron Jet Daten)

20

Anwendung von PDFs

pp rarr 2Jets X-HiggsLHC

21

Zusammenfassung

Inelastische ep-Streuung kann als Streuung an punktfoumlrmigen Partonen Valenzquarks (uud) Seequarks und Gluonen angesehen werden

Skalenverletzung (F2 abhaumlngig von Qsup2) ist ein Effekt der QCD

(Gluonabstrahlung und Gluonsplitting)

Aus gemessenen PDFs bei Q0sup2 (ergibt sich aus Anpassung an diff WQ)

folgt mit DGLAP-Entwicklung PDF bei beliebigen Qsup2

Faktorisierung Die Berechnung des WQ laumlsst sich faktorisieren in den harten Prozess und in die PDFs

Universalitaumlt PDFs sind unabhaumlngig vom harten Prozess

  • Folie 1
  • Folie 2
  • Folie 3
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10

Detektoren

H1

ZEUS

H1 und ZEUS Vielzweckdetektoren (Zwiebelschalenfoumlrmig aufgebaut)

Staumlrker in p-Richtung instrumentiert

11

HERA KinematikGeladener Strom (CC)

Rekonstruktiondes hadronischen Endzustandes(HFS)

BemerkungBei festem s gibt es nur zwei unabhaumlngige Variablen (meistens Qsup2 und x)

γ(q) Z(q)

Messung vonE

e θ

Neutraler Strom (NC)

rarr x

12

NC- und CC-Ereignisse im Detektor

e

p

LAr-BleiStahl Kalorimeter σEE

H1 ZEUSEM 12radicE 18radicEHad 50radicE 35radicESpaCal 75radicE

e

Jet vom ge-streuten Parton

NC-Ereignis

H1H1

ZEUSCC-Ereignis

Jet vom ge-streuten Parton

Proton-rest

Fehlender Trans-versalimpuls

13

Wirkungsquerschnitts-Messungen

Doppelt differentiellerWirkungsquerschnitt

Bestimmung von

in Intervallen (Bins) von x und Qsup2

14

F2-Messung

Skalenverletzung

x klein rarr F2 steigt mit Qsup2

Skaleninvarianz

Skalenverletzung

x groszlig rarr F2 faumlllt mit Qsup2

Agemessen Bgemessen AB

15

Skalenverletzung

Kleines Q0sup2 rarr

kleine AufloumlsungHohes Qsup2 rarrHohe Aufloumlsung

Skalenverletzung F2(x) rarr F

2(xQsup2)

Mit zunehmenden Qsup2 steigen die PDFs bei kleinem x an und fallen bei groszligem Qsup2 ab

Skalenverletzung ist ein Effekt der QCD

Qsup2-Abhaumlngigkeit ist berechenbar mit DokhitzerGribovLipatovAltarelliParisi-Gleichungen

x-Verteilung bei Q0sup2 muszlig gemessen werden

Aufloumlsung der Prozesse (hohes Qsup2)

Gluonsplitting erhoumlhtdie Quarkdichte beikleinem x

x1

x2 lt x

1

Gluonabstrahlung ver-schiebt Quarkdichtenzu kleinerem x

16

Weitere Strukturfunktionen

NC eprarreX (kleine u mittlere Qsup2)

withF

L~ g(xQsup2)

Meist unterdruumlckt(kleine und mittlere y)

γ-Austausch dominiert

Messung von

σr = dsup2σ(dx dQsup2) 1(kin Faktor)

als Fkt von ysup2Y+

(verschiedene s)

rarr F2(xQsup2) ist Achsenabschnitt

rarr FL(xQsup2) ist Steigung

kin Faktor

Mit ~ γγZ Z

γZ-Interferenz wird wichtig

Messung von F3 uumlber Unterschied in

σ(e+p) and σ(e-p) F3 ~ Differenz von Quark und Anti- Quark PDFs rarr sensitiv auf Valenquarks

Mit

NC eprarreX (hohe Qsup2)

CC eprarrνX (hohe Qsup2) W-Austausch

Sensitiv auf up-type und down-type PDF σ

r(e+p)~ (1-ysup2)d

v σ

r(e-p)~u

v

17

PDF-Fit

Parametrisierung von q(xQsup20) g(xQsup2

0) bei Qsup2

0 ~ 2GeVsup2

Berechnung von q(xQsup2) g(xQsup2) mit DGLAP-Entwicklung fuumlr ein beliebiges Qsup2 q(xQsup2) g(xQsup2) haumlngt von A B C ab

Anpassung von q(xQsup2) g(xQsup2) an Daten (zB NC und CC HERA Daten) rarr A B C

18

343 Anwendung von PDFs - Faktorisierung

LO σei

NLO σei

Faktorisierungsskala μ

Prozesse mit Skala gt μ werden stoumlrungstheoretisch behandelt

rarr Harter Wirkungsquerschnitt σei

Prozesse mit Skala lt μ koumlnnen nicht stoumlrungstheo-

retisch behandelt werden (Divergenzen von kollinearer Gluonemission)

rarr PDF (Messung u Entwicklung)

μ frei waumlhlbar kein phys Bedeutung

rarr σep

unabhaumlngig von μ

19

Universalitaumlt

DIS Drell-Yan Dijet-Produktion

Faktorisierung gilt fuumlr alle Reaktionen

PDFs unabhaumlngig vom harten Prozeszlig

rarr PDFs essentiell fuumlr Physik an Hadron-Collider (Vorhersage von WQ)

rarr Verwendung von verschiedenen Messungen im PDF-Fit (zB Tevatron Jet Daten)

20

Anwendung von PDFs

pp rarr 2Jets X-HiggsLHC

21

Zusammenfassung

Inelastische ep-Streuung kann als Streuung an punktfoumlrmigen Partonen Valenzquarks (uud) Seequarks und Gluonen angesehen werden

Skalenverletzung (F2 abhaumlngig von Qsup2) ist ein Effekt der QCD

(Gluonabstrahlung und Gluonsplitting)

Aus gemessenen PDFs bei Q0sup2 (ergibt sich aus Anpassung an diff WQ)

folgt mit DGLAP-Entwicklung PDF bei beliebigen Qsup2

Faktorisierung Die Berechnung des WQ laumlsst sich faktorisieren in den harten Prozess und in die PDFs

Universalitaumlt PDFs sind unabhaumlngig vom harten Prozess

  • Folie 1
  • Folie 2
  • Folie 3
  • Folie 4
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  • Folie 20
  • Folie 21
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11

HERA KinematikGeladener Strom (CC)

Rekonstruktiondes hadronischen Endzustandes(HFS)

BemerkungBei festem s gibt es nur zwei unabhaumlngige Variablen (meistens Qsup2 und x)

γ(q) Z(q)

Messung vonE

e θ

Neutraler Strom (NC)

rarr x

12

NC- und CC-Ereignisse im Detektor

e

p

LAr-BleiStahl Kalorimeter σEE

H1 ZEUSEM 12radicE 18radicEHad 50radicE 35radicESpaCal 75radicE

e

Jet vom ge-streuten Parton

NC-Ereignis

H1H1

ZEUSCC-Ereignis

Jet vom ge-streuten Parton

Proton-rest

Fehlender Trans-versalimpuls

13

Wirkungsquerschnitts-Messungen

Doppelt differentiellerWirkungsquerschnitt

Bestimmung von

in Intervallen (Bins) von x und Qsup2

14

F2-Messung

Skalenverletzung

x klein rarr F2 steigt mit Qsup2

Skaleninvarianz

Skalenverletzung

x groszlig rarr F2 faumlllt mit Qsup2

Agemessen Bgemessen AB

15

Skalenverletzung

Kleines Q0sup2 rarr

kleine AufloumlsungHohes Qsup2 rarrHohe Aufloumlsung

Skalenverletzung F2(x) rarr F

2(xQsup2)

Mit zunehmenden Qsup2 steigen die PDFs bei kleinem x an und fallen bei groszligem Qsup2 ab

Skalenverletzung ist ein Effekt der QCD

Qsup2-Abhaumlngigkeit ist berechenbar mit DokhitzerGribovLipatovAltarelliParisi-Gleichungen

x-Verteilung bei Q0sup2 muszlig gemessen werden

Aufloumlsung der Prozesse (hohes Qsup2)

Gluonsplitting erhoumlhtdie Quarkdichte beikleinem x

x1

x2 lt x

1

Gluonabstrahlung ver-schiebt Quarkdichtenzu kleinerem x

16

Weitere Strukturfunktionen

NC eprarreX (kleine u mittlere Qsup2)

withF

L~ g(xQsup2)

Meist unterdruumlckt(kleine und mittlere y)

γ-Austausch dominiert

Messung von

σr = dsup2σ(dx dQsup2) 1(kin Faktor)

als Fkt von ysup2Y+

(verschiedene s)

rarr F2(xQsup2) ist Achsenabschnitt

rarr FL(xQsup2) ist Steigung

kin Faktor

Mit ~ γγZ Z

γZ-Interferenz wird wichtig

Messung von F3 uumlber Unterschied in

σ(e+p) and σ(e-p) F3 ~ Differenz von Quark und Anti- Quark PDFs rarr sensitiv auf Valenquarks

Mit

NC eprarreX (hohe Qsup2)

CC eprarrνX (hohe Qsup2) W-Austausch

Sensitiv auf up-type und down-type PDF σ

r(e+p)~ (1-ysup2)d

v σ

r(e-p)~u

v

17

PDF-Fit

Parametrisierung von q(xQsup20) g(xQsup2

0) bei Qsup2

0 ~ 2GeVsup2

Berechnung von q(xQsup2) g(xQsup2) mit DGLAP-Entwicklung fuumlr ein beliebiges Qsup2 q(xQsup2) g(xQsup2) haumlngt von A B C ab

Anpassung von q(xQsup2) g(xQsup2) an Daten (zB NC und CC HERA Daten) rarr A B C

18

343 Anwendung von PDFs - Faktorisierung

LO σei

NLO σei

Faktorisierungsskala μ

Prozesse mit Skala gt μ werden stoumlrungstheoretisch behandelt

rarr Harter Wirkungsquerschnitt σei

Prozesse mit Skala lt μ koumlnnen nicht stoumlrungstheo-

retisch behandelt werden (Divergenzen von kollinearer Gluonemission)

rarr PDF (Messung u Entwicklung)

μ frei waumlhlbar kein phys Bedeutung

rarr σep

unabhaumlngig von μ

19

Universalitaumlt

DIS Drell-Yan Dijet-Produktion

Faktorisierung gilt fuumlr alle Reaktionen

PDFs unabhaumlngig vom harten Prozeszlig

rarr PDFs essentiell fuumlr Physik an Hadron-Collider (Vorhersage von WQ)

rarr Verwendung von verschiedenen Messungen im PDF-Fit (zB Tevatron Jet Daten)

20

Anwendung von PDFs

pp rarr 2Jets X-HiggsLHC

21

Zusammenfassung

Inelastische ep-Streuung kann als Streuung an punktfoumlrmigen Partonen Valenzquarks (uud) Seequarks und Gluonen angesehen werden

Skalenverletzung (F2 abhaumlngig von Qsup2) ist ein Effekt der QCD

(Gluonabstrahlung und Gluonsplitting)

Aus gemessenen PDFs bei Q0sup2 (ergibt sich aus Anpassung an diff WQ)

folgt mit DGLAP-Entwicklung PDF bei beliebigen Qsup2

Faktorisierung Die Berechnung des WQ laumlsst sich faktorisieren in den harten Prozess und in die PDFs

Universalitaumlt PDFs sind unabhaumlngig vom harten Prozess

  • Folie 1
  • Folie 2
  • Folie 3
  • Folie 4
  • Folie 5
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  • Folie 7
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12

NC- und CC-Ereignisse im Detektor

e

p

LAr-BleiStahl Kalorimeter σEE

H1 ZEUSEM 12radicE 18radicEHad 50radicE 35radicESpaCal 75radicE

e

Jet vom ge-streuten Parton

NC-Ereignis

H1H1

ZEUSCC-Ereignis

Jet vom ge-streuten Parton

Proton-rest

Fehlender Trans-versalimpuls

13

Wirkungsquerschnitts-Messungen

Doppelt differentiellerWirkungsquerschnitt

Bestimmung von

in Intervallen (Bins) von x und Qsup2

14

F2-Messung

Skalenverletzung

x klein rarr F2 steigt mit Qsup2

Skaleninvarianz

Skalenverletzung

x groszlig rarr F2 faumlllt mit Qsup2

Agemessen Bgemessen AB

15

Skalenverletzung

Kleines Q0sup2 rarr

kleine AufloumlsungHohes Qsup2 rarrHohe Aufloumlsung

Skalenverletzung F2(x) rarr F

2(xQsup2)

Mit zunehmenden Qsup2 steigen die PDFs bei kleinem x an und fallen bei groszligem Qsup2 ab

Skalenverletzung ist ein Effekt der QCD

Qsup2-Abhaumlngigkeit ist berechenbar mit DokhitzerGribovLipatovAltarelliParisi-Gleichungen

x-Verteilung bei Q0sup2 muszlig gemessen werden

Aufloumlsung der Prozesse (hohes Qsup2)

Gluonsplitting erhoumlhtdie Quarkdichte beikleinem x

x1

x2 lt x

1

Gluonabstrahlung ver-schiebt Quarkdichtenzu kleinerem x

16

Weitere Strukturfunktionen

NC eprarreX (kleine u mittlere Qsup2)

withF

L~ g(xQsup2)

Meist unterdruumlckt(kleine und mittlere y)

γ-Austausch dominiert

Messung von

σr = dsup2σ(dx dQsup2) 1(kin Faktor)

als Fkt von ysup2Y+

(verschiedene s)

rarr F2(xQsup2) ist Achsenabschnitt

rarr FL(xQsup2) ist Steigung

kin Faktor

Mit ~ γγZ Z

γZ-Interferenz wird wichtig

Messung von F3 uumlber Unterschied in

σ(e+p) and σ(e-p) F3 ~ Differenz von Quark und Anti- Quark PDFs rarr sensitiv auf Valenquarks

Mit

NC eprarreX (hohe Qsup2)

CC eprarrνX (hohe Qsup2) W-Austausch

Sensitiv auf up-type und down-type PDF σ

r(e+p)~ (1-ysup2)d

v σ

r(e-p)~u

v

17

PDF-Fit

Parametrisierung von q(xQsup20) g(xQsup2

0) bei Qsup2

0 ~ 2GeVsup2

Berechnung von q(xQsup2) g(xQsup2) mit DGLAP-Entwicklung fuumlr ein beliebiges Qsup2 q(xQsup2) g(xQsup2) haumlngt von A B C ab

Anpassung von q(xQsup2) g(xQsup2) an Daten (zB NC und CC HERA Daten) rarr A B C

18

343 Anwendung von PDFs - Faktorisierung

LO σei

NLO σei

Faktorisierungsskala μ

Prozesse mit Skala gt μ werden stoumlrungstheoretisch behandelt

rarr Harter Wirkungsquerschnitt σei

Prozesse mit Skala lt μ koumlnnen nicht stoumlrungstheo-

retisch behandelt werden (Divergenzen von kollinearer Gluonemission)

rarr PDF (Messung u Entwicklung)

μ frei waumlhlbar kein phys Bedeutung

rarr σep

unabhaumlngig von μ

19

Universalitaumlt

DIS Drell-Yan Dijet-Produktion

Faktorisierung gilt fuumlr alle Reaktionen

PDFs unabhaumlngig vom harten Prozeszlig

rarr PDFs essentiell fuumlr Physik an Hadron-Collider (Vorhersage von WQ)

rarr Verwendung von verschiedenen Messungen im PDF-Fit (zB Tevatron Jet Daten)

20

Anwendung von PDFs

pp rarr 2Jets X-HiggsLHC

21

Zusammenfassung

Inelastische ep-Streuung kann als Streuung an punktfoumlrmigen Partonen Valenzquarks (uud) Seequarks und Gluonen angesehen werden

Skalenverletzung (F2 abhaumlngig von Qsup2) ist ein Effekt der QCD

(Gluonabstrahlung und Gluonsplitting)

Aus gemessenen PDFs bei Q0sup2 (ergibt sich aus Anpassung an diff WQ)

folgt mit DGLAP-Entwicklung PDF bei beliebigen Qsup2

Faktorisierung Die Berechnung des WQ laumlsst sich faktorisieren in den harten Prozess und in die PDFs

Universalitaumlt PDFs sind unabhaumlngig vom harten Prozess

  • Folie 1
  • Folie 2
  • Folie 3
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  • Folie 6
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13

Wirkungsquerschnitts-Messungen

Doppelt differentiellerWirkungsquerschnitt

Bestimmung von

in Intervallen (Bins) von x und Qsup2

14

F2-Messung

Skalenverletzung

x klein rarr F2 steigt mit Qsup2

Skaleninvarianz

Skalenverletzung

x groszlig rarr F2 faumlllt mit Qsup2

Agemessen Bgemessen AB

15

Skalenverletzung

Kleines Q0sup2 rarr

kleine AufloumlsungHohes Qsup2 rarrHohe Aufloumlsung

Skalenverletzung F2(x) rarr F

2(xQsup2)

Mit zunehmenden Qsup2 steigen die PDFs bei kleinem x an und fallen bei groszligem Qsup2 ab

Skalenverletzung ist ein Effekt der QCD

Qsup2-Abhaumlngigkeit ist berechenbar mit DokhitzerGribovLipatovAltarelliParisi-Gleichungen

x-Verteilung bei Q0sup2 muszlig gemessen werden

Aufloumlsung der Prozesse (hohes Qsup2)

Gluonsplitting erhoumlhtdie Quarkdichte beikleinem x

x1

x2 lt x

1

Gluonabstrahlung ver-schiebt Quarkdichtenzu kleinerem x

16

Weitere Strukturfunktionen

NC eprarreX (kleine u mittlere Qsup2)

withF

L~ g(xQsup2)

Meist unterdruumlckt(kleine und mittlere y)

γ-Austausch dominiert

Messung von

σr = dsup2σ(dx dQsup2) 1(kin Faktor)

als Fkt von ysup2Y+

(verschiedene s)

rarr F2(xQsup2) ist Achsenabschnitt

rarr FL(xQsup2) ist Steigung

kin Faktor

Mit ~ γγZ Z

γZ-Interferenz wird wichtig

Messung von F3 uumlber Unterschied in

σ(e+p) and σ(e-p) F3 ~ Differenz von Quark und Anti- Quark PDFs rarr sensitiv auf Valenquarks

Mit

NC eprarreX (hohe Qsup2)

CC eprarrνX (hohe Qsup2) W-Austausch

Sensitiv auf up-type und down-type PDF σ

r(e+p)~ (1-ysup2)d

v σ

r(e-p)~u

v

17

PDF-Fit

Parametrisierung von q(xQsup20) g(xQsup2

0) bei Qsup2

0 ~ 2GeVsup2

Berechnung von q(xQsup2) g(xQsup2) mit DGLAP-Entwicklung fuumlr ein beliebiges Qsup2 q(xQsup2) g(xQsup2) haumlngt von A B C ab

Anpassung von q(xQsup2) g(xQsup2) an Daten (zB NC und CC HERA Daten) rarr A B C

18

343 Anwendung von PDFs - Faktorisierung

LO σei

NLO σei

Faktorisierungsskala μ

Prozesse mit Skala gt μ werden stoumlrungstheoretisch behandelt

rarr Harter Wirkungsquerschnitt σei

Prozesse mit Skala lt μ koumlnnen nicht stoumlrungstheo-

retisch behandelt werden (Divergenzen von kollinearer Gluonemission)

rarr PDF (Messung u Entwicklung)

μ frei waumlhlbar kein phys Bedeutung

rarr σep

unabhaumlngig von μ

19

Universalitaumlt

DIS Drell-Yan Dijet-Produktion

Faktorisierung gilt fuumlr alle Reaktionen

PDFs unabhaumlngig vom harten Prozeszlig

rarr PDFs essentiell fuumlr Physik an Hadron-Collider (Vorhersage von WQ)

rarr Verwendung von verschiedenen Messungen im PDF-Fit (zB Tevatron Jet Daten)

20

Anwendung von PDFs

pp rarr 2Jets X-HiggsLHC

21

Zusammenfassung

Inelastische ep-Streuung kann als Streuung an punktfoumlrmigen Partonen Valenzquarks (uud) Seequarks und Gluonen angesehen werden

Skalenverletzung (F2 abhaumlngig von Qsup2) ist ein Effekt der QCD

(Gluonabstrahlung und Gluonsplitting)

Aus gemessenen PDFs bei Q0sup2 (ergibt sich aus Anpassung an diff WQ)

folgt mit DGLAP-Entwicklung PDF bei beliebigen Qsup2

Faktorisierung Die Berechnung des WQ laumlsst sich faktorisieren in den harten Prozess und in die PDFs

Universalitaumlt PDFs sind unabhaumlngig vom harten Prozess

  • Folie 1
  • Folie 2
  • Folie 3
  • Folie 4
  • Folie 5
  • Folie 6
  • Folie 7
  • Folie 8
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14

F2-Messung

Skalenverletzung

x klein rarr F2 steigt mit Qsup2

Skaleninvarianz

Skalenverletzung

x groszlig rarr F2 faumlllt mit Qsup2

Agemessen Bgemessen AB

15

Skalenverletzung

Kleines Q0sup2 rarr

kleine AufloumlsungHohes Qsup2 rarrHohe Aufloumlsung

Skalenverletzung F2(x) rarr F

2(xQsup2)

Mit zunehmenden Qsup2 steigen die PDFs bei kleinem x an und fallen bei groszligem Qsup2 ab

Skalenverletzung ist ein Effekt der QCD

Qsup2-Abhaumlngigkeit ist berechenbar mit DokhitzerGribovLipatovAltarelliParisi-Gleichungen

x-Verteilung bei Q0sup2 muszlig gemessen werden

Aufloumlsung der Prozesse (hohes Qsup2)

Gluonsplitting erhoumlhtdie Quarkdichte beikleinem x

x1

x2 lt x

1

Gluonabstrahlung ver-schiebt Quarkdichtenzu kleinerem x

16

Weitere Strukturfunktionen

NC eprarreX (kleine u mittlere Qsup2)

withF

L~ g(xQsup2)

Meist unterdruumlckt(kleine und mittlere y)

γ-Austausch dominiert

Messung von

σr = dsup2σ(dx dQsup2) 1(kin Faktor)

als Fkt von ysup2Y+

(verschiedene s)

rarr F2(xQsup2) ist Achsenabschnitt

rarr FL(xQsup2) ist Steigung

kin Faktor

Mit ~ γγZ Z

γZ-Interferenz wird wichtig

Messung von F3 uumlber Unterschied in

σ(e+p) and σ(e-p) F3 ~ Differenz von Quark und Anti- Quark PDFs rarr sensitiv auf Valenquarks

Mit

NC eprarreX (hohe Qsup2)

CC eprarrνX (hohe Qsup2) W-Austausch

Sensitiv auf up-type und down-type PDF σ

r(e+p)~ (1-ysup2)d

v σ

r(e-p)~u

v

17

PDF-Fit

Parametrisierung von q(xQsup20) g(xQsup2

0) bei Qsup2

0 ~ 2GeVsup2

Berechnung von q(xQsup2) g(xQsup2) mit DGLAP-Entwicklung fuumlr ein beliebiges Qsup2 q(xQsup2) g(xQsup2) haumlngt von A B C ab

Anpassung von q(xQsup2) g(xQsup2) an Daten (zB NC und CC HERA Daten) rarr A B C

18

343 Anwendung von PDFs - Faktorisierung

LO σei

NLO σei

Faktorisierungsskala μ

Prozesse mit Skala gt μ werden stoumlrungstheoretisch behandelt

rarr Harter Wirkungsquerschnitt σei

Prozesse mit Skala lt μ koumlnnen nicht stoumlrungstheo-

retisch behandelt werden (Divergenzen von kollinearer Gluonemission)

rarr PDF (Messung u Entwicklung)

μ frei waumlhlbar kein phys Bedeutung

rarr σep

unabhaumlngig von μ

19

Universalitaumlt

DIS Drell-Yan Dijet-Produktion

Faktorisierung gilt fuumlr alle Reaktionen

PDFs unabhaumlngig vom harten Prozeszlig

rarr PDFs essentiell fuumlr Physik an Hadron-Collider (Vorhersage von WQ)

rarr Verwendung von verschiedenen Messungen im PDF-Fit (zB Tevatron Jet Daten)

20

Anwendung von PDFs

pp rarr 2Jets X-HiggsLHC

21

Zusammenfassung

Inelastische ep-Streuung kann als Streuung an punktfoumlrmigen Partonen Valenzquarks (uud) Seequarks und Gluonen angesehen werden

Skalenverletzung (F2 abhaumlngig von Qsup2) ist ein Effekt der QCD

(Gluonabstrahlung und Gluonsplitting)

Aus gemessenen PDFs bei Q0sup2 (ergibt sich aus Anpassung an diff WQ)

folgt mit DGLAP-Entwicklung PDF bei beliebigen Qsup2

Faktorisierung Die Berechnung des WQ laumlsst sich faktorisieren in den harten Prozess und in die PDFs

Universalitaumlt PDFs sind unabhaumlngig vom harten Prozess

  • Folie 1
  • Folie 2
  • Folie 3
  • Folie 4
  • Folie 5
  • Folie 6
  • Folie 7
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  • Folie 17
  • Folie 18
  • Folie 19
  • Folie 20
  • Folie 21
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15

Skalenverletzung

Kleines Q0sup2 rarr

kleine AufloumlsungHohes Qsup2 rarrHohe Aufloumlsung

Skalenverletzung F2(x) rarr F

2(xQsup2)

Mit zunehmenden Qsup2 steigen die PDFs bei kleinem x an und fallen bei groszligem Qsup2 ab

Skalenverletzung ist ein Effekt der QCD

Qsup2-Abhaumlngigkeit ist berechenbar mit DokhitzerGribovLipatovAltarelliParisi-Gleichungen

x-Verteilung bei Q0sup2 muszlig gemessen werden

Aufloumlsung der Prozesse (hohes Qsup2)

Gluonsplitting erhoumlhtdie Quarkdichte beikleinem x

x1

x2 lt x

1

Gluonabstrahlung ver-schiebt Quarkdichtenzu kleinerem x

16

Weitere Strukturfunktionen

NC eprarreX (kleine u mittlere Qsup2)

withF

L~ g(xQsup2)

Meist unterdruumlckt(kleine und mittlere y)

γ-Austausch dominiert

Messung von

σr = dsup2σ(dx dQsup2) 1(kin Faktor)

als Fkt von ysup2Y+

(verschiedene s)

rarr F2(xQsup2) ist Achsenabschnitt

rarr FL(xQsup2) ist Steigung

kin Faktor

Mit ~ γγZ Z

γZ-Interferenz wird wichtig

Messung von F3 uumlber Unterschied in

σ(e+p) and σ(e-p) F3 ~ Differenz von Quark und Anti- Quark PDFs rarr sensitiv auf Valenquarks

Mit

NC eprarreX (hohe Qsup2)

CC eprarrνX (hohe Qsup2) W-Austausch

Sensitiv auf up-type und down-type PDF σ

r(e+p)~ (1-ysup2)d

v σ

r(e-p)~u

v

17

PDF-Fit

Parametrisierung von q(xQsup20) g(xQsup2

0) bei Qsup2

0 ~ 2GeVsup2

Berechnung von q(xQsup2) g(xQsup2) mit DGLAP-Entwicklung fuumlr ein beliebiges Qsup2 q(xQsup2) g(xQsup2) haumlngt von A B C ab

Anpassung von q(xQsup2) g(xQsup2) an Daten (zB NC und CC HERA Daten) rarr A B C

18

343 Anwendung von PDFs - Faktorisierung

LO σei

NLO σei

Faktorisierungsskala μ

Prozesse mit Skala gt μ werden stoumlrungstheoretisch behandelt

rarr Harter Wirkungsquerschnitt σei

Prozesse mit Skala lt μ koumlnnen nicht stoumlrungstheo-

retisch behandelt werden (Divergenzen von kollinearer Gluonemission)

rarr PDF (Messung u Entwicklung)

μ frei waumlhlbar kein phys Bedeutung

rarr σep

unabhaumlngig von μ

19

Universalitaumlt

DIS Drell-Yan Dijet-Produktion

Faktorisierung gilt fuumlr alle Reaktionen

PDFs unabhaumlngig vom harten Prozeszlig

rarr PDFs essentiell fuumlr Physik an Hadron-Collider (Vorhersage von WQ)

rarr Verwendung von verschiedenen Messungen im PDF-Fit (zB Tevatron Jet Daten)

20

Anwendung von PDFs

pp rarr 2Jets X-HiggsLHC

21

Zusammenfassung

Inelastische ep-Streuung kann als Streuung an punktfoumlrmigen Partonen Valenzquarks (uud) Seequarks und Gluonen angesehen werden

Skalenverletzung (F2 abhaumlngig von Qsup2) ist ein Effekt der QCD

(Gluonabstrahlung und Gluonsplitting)

Aus gemessenen PDFs bei Q0sup2 (ergibt sich aus Anpassung an diff WQ)

folgt mit DGLAP-Entwicklung PDF bei beliebigen Qsup2

Faktorisierung Die Berechnung des WQ laumlsst sich faktorisieren in den harten Prozess und in die PDFs

Universalitaumlt PDFs sind unabhaumlngig vom harten Prozess

  • Folie 1
  • Folie 2
  • Folie 3
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16

Weitere Strukturfunktionen

NC eprarreX (kleine u mittlere Qsup2)

withF

L~ g(xQsup2)

Meist unterdruumlckt(kleine und mittlere y)

γ-Austausch dominiert

Messung von

σr = dsup2σ(dx dQsup2) 1(kin Faktor)

als Fkt von ysup2Y+

(verschiedene s)

rarr F2(xQsup2) ist Achsenabschnitt

rarr FL(xQsup2) ist Steigung

kin Faktor

Mit ~ γγZ Z

γZ-Interferenz wird wichtig

Messung von F3 uumlber Unterschied in

σ(e+p) and σ(e-p) F3 ~ Differenz von Quark und Anti- Quark PDFs rarr sensitiv auf Valenquarks

Mit

NC eprarreX (hohe Qsup2)

CC eprarrνX (hohe Qsup2) W-Austausch

Sensitiv auf up-type und down-type PDF σ

r(e+p)~ (1-ysup2)d

v σ

r(e-p)~u

v

17

PDF-Fit

Parametrisierung von q(xQsup20) g(xQsup2

0) bei Qsup2

0 ~ 2GeVsup2

Berechnung von q(xQsup2) g(xQsup2) mit DGLAP-Entwicklung fuumlr ein beliebiges Qsup2 q(xQsup2) g(xQsup2) haumlngt von A B C ab

Anpassung von q(xQsup2) g(xQsup2) an Daten (zB NC und CC HERA Daten) rarr A B C

18

343 Anwendung von PDFs - Faktorisierung

LO σei

NLO σei

Faktorisierungsskala μ

Prozesse mit Skala gt μ werden stoumlrungstheoretisch behandelt

rarr Harter Wirkungsquerschnitt σei

Prozesse mit Skala lt μ koumlnnen nicht stoumlrungstheo-

retisch behandelt werden (Divergenzen von kollinearer Gluonemission)

rarr PDF (Messung u Entwicklung)

μ frei waumlhlbar kein phys Bedeutung

rarr σep

unabhaumlngig von μ

19

Universalitaumlt

DIS Drell-Yan Dijet-Produktion

Faktorisierung gilt fuumlr alle Reaktionen

PDFs unabhaumlngig vom harten Prozeszlig

rarr PDFs essentiell fuumlr Physik an Hadron-Collider (Vorhersage von WQ)

rarr Verwendung von verschiedenen Messungen im PDF-Fit (zB Tevatron Jet Daten)

20

Anwendung von PDFs

pp rarr 2Jets X-HiggsLHC

21

Zusammenfassung

Inelastische ep-Streuung kann als Streuung an punktfoumlrmigen Partonen Valenzquarks (uud) Seequarks und Gluonen angesehen werden

Skalenverletzung (F2 abhaumlngig von Qsup2) ist ein Effekt der QCD

(Gluonabstrahlung und Gluonsplitting)

Aus gemessenen PDFs bei Q0sup2 (ergibt sich aus Anpassung an diff WQ)

folgt mit DGLAP-Entwicklung PDF bei beliebigen Qsup2

Faktorisierung Die Berechnung des WQ laumlsst sich faktorisieren in den harten Prozess und in die PDFs

Universalitaumlt PDFs sind unabhaumlngig vom harten Prozess

  • Folie 1
  • Folie 2
  • Folie 3
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17

PDF-Fit

Parametrisierung von q(xQsup20) g(xQsup2

0) bei Qsup2

0 ~ 2GeVsup2

Berechnung von q(xQsup2) g(xQsup2) mit DGLAP-Entwicklung fuumlr ein beliebiges Qsup2 q(xQsup2) g(xQsup2) haumlngt von A B C ab

Anpassung von q(xQsup2) g(xQsup2) an Daten (zB NC und CC HERA Daten) rarr A B C

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343 Anwendung von PDFs - Faktorisierung

LO σei

NLO σei

Faktorisierungsskala μ

Prozesse mit Skala gt μ werden stoumlrungstheoretisch behandelt

rarr Harter Wirkungsquerschnitt σei

Prozesse mit Skala lt μ koumlnnen nicht stoumlrungstheo-

retisch behandelt werden (Divergenzen von kollinearer Gluonemission)

rarr PDF (Messung u Entwicklung)

μ frei waumlhlbar kein phys Bedeutung

rarr σep

unabhaumlngig von μ

19

Universalitaumlt

DIS Drell-Yan Dijet-Produktion

Faktorisierung gilt fuumlr alle Reaktionen

PDFs unabhaumlngig vom harten Prozeszlig

rarr PDFs essentiell fuumlr Physik an Hadron-Collider (Vorhersage von WQ)

rarr Verwendung von verschiedenen Messungen im PDF-Fit (zB Tevatron Jet Daten)

20

Anwendung von PDFs

pp rarr 2Jets X-HiggsLHC

21

Zusammenfassung

Inelastische ep-Streuung kann als Streuung an punktfoumlrmigen Partonen Valenzquarks (uud) Seequarks und Gluonen angesehen werden

Skalenverletzung (F2 abhaumlngig von Qsup2) ist ein Effekt der QCD

(Gluonabstrahlung und Gluonsplitting)

Aus gemessenen PDFs bei Q0sup2 (ergibt sich aus Anpassung an diff WQ)

folgt mit DGLAP-Entwicklung PDF bei beliebigen Qsup2

Faktorisierung Die Berechnung des WQ laumlsst sich faktorisieren in den harten Prozess und in die PDFs

Universalitaumlt PDFs sind unabhaumlngig vom harten Prozess

  • Folie 1
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  • Folie 3
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  • Folie 8
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343 Anwendung von PDFs - Faktorisierung

LO σei

NLO σei

Faktorisierungsskala μ

Prozesse mit Skala gt μ werden stoumlrungstheoretisch behandelt

rarr Harter Wirkungsquerschnitt σei

Prozesse mit Skala lt μ koumlnnen nicht stoumlrungstheo-

retisch behandelt werden (Divergenzen von kollinearer Gluonemission)

rarr PDF (Messung u Entwicklung)

μ frei waumlhlbar kein phys Bedeutung

rarr σep

unabhaumlngig von μ

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Universalitaumlt

DIS Drell-Yan Dijet-Produktion

Faktorisierung gilt fuumlr alle Reaktionen

PDFs unabhaumlngig vom harten Prozeszlig

rarr PDFs essentiell fuumlr Physik an Hadron-Collider (Vorhersage von WQ)

rarr Verwendung von verschiedenen Messungen im PDF-Fit (zB Tevatron Jet Daten)

20

Anwendung von PDFs

pp rarr 2Jets X-HiggsLHC

21

Zusammenfassung

Inelastische ep-Streuung kann als Streuung an punktfoumlrmigen Partonen Valenzquarks (uud) Seequarks und Gluonen angesehen werden

Skalenverletzung (F2 abhaumlngig von Qsup2) ist ein Effekt der QCD

(Gluonabstrahlung und Gluonsplitting)

Aus gemessenen PDFs bei Q0sup2 (ergibt sich aus Anpassung an diff WQ)

folgt mit DGLAP-Entwicklung PDF bei beliebigen Qsup2

Faktorisierung Die Berechnung des WQ laumlsst sich faktorisieren in den harten Prozess und in die PDFs

Universalitaumlt PDFs sind unabhaumlngig vom harten Prozess

  • Folie 1
  • Folie 2
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Page 19: 3.4 Tiefinelastische Streuung - KITjwagner/WS1011/Vorlesung/files/TP-10-14.pdf · - PDF-Fit 3.4.3 Anwendung ... → ≈ 50% des p/n-Impulses tragen neutrale Partonen. 8 3.4.2 Hadron-Elektron-Ring-Anlage

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Universalitaumlt

DIS Drell-Yan Dijet-Produktion

Faktorisierung gilt fuumlr alle Reaktionen

PDFs unabhaumlngig vom harten Prozeszlig

rarr PDFs essentiell fuumlr Physik an Hadron-Collider (Vorhersage von WQ)

rarr Verwendung von verschiedenen Messungen im PDF-Fit (zB Tevatron Jet Daten)

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Anwendung von PDFs

pp rarr 2Jets X-HiggsLHC

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Zusammenfassung

Inelastische ep-Streuung kann als Streuung an punktfoumlrmigen Partonen Valenzquarks (uud) Seequarks und Gluonen angesehen werden

Skalenverletzung (F2 abhaumlngig von Qsup2) ist ein Effekt der QCD

(Gluonabstrahlung und Gluonsplitting)

Aus gemessenen PDFs bei Q0sup2 (ergibt sich aus Anpassung an diff WQ)

folgt mit DGLAP-Entwicklung PDF bei beliebigen Qsup2

Faktorisierung Die Berechnung des WQ laumlsst sich faktorisieren in den harten Prozess und in die PDFs

Universalitaumlt PDFs sind unabhaumlngig vom harten Prozess

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Anwendung von PDFs

pp rarr 2Jets X-HiggsLHC

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Zusammenfassung

Inelastische ep-Streuung kann als Streuung an punktfoumlrmigen Partonen Valenzquarks (uud) Seequarks und Gluonen angesehen werden

Skalenverletzung (F2 abhaumlngig von Qsup2) ist ein Effekt der QCD

(Gluonabstrahlung und Gluonsplitting)

Aus gemessenen PDFs bei Q0sup2 (ergibt sich aus Anpassung an diff WQ)

folgt mit DGLAP-Entwicklung PDF bei beliebigen Qsup2

Faktorisierung Die Berechnung des WQ laumlsst sich faktorisieren in den harten Prozess und in die PDFs

Universalitaumlt PDFs sind unabhaumlngig vom harten Prozess

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Zusammenfassung

Inelastische ep-Streuung kann als Streuung an punktfoumlrmigen Partonen Valenzquarks (uud) Seequarks und Gluonen angesehen werden

Skalenverletzung (F2 abhaumlngig von Qsup2) ist ein Effekt der QCD

(Gluonabstrahlung und Gluonsplitting)

Aus gemessenen PDFs bei Q0sup2 (ergibt sich aus Anpassung an diff WQ)

folgt mit DGLAP-Entwicklung PDF bei beliebigen Qsup2

Faktorisierung Die Berechnung des WQ laumlsst sich faktorisieren in den harten Prozess und in die PDFs

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