Measurement of e^–p → e^–X differential cross sections at high Q² and of the structure function xF₃ with ZEUS at HERA

Abstract

The 16 pb^-1 of e^–p data taken with the ZEUS detector during the 1998/99 running period of HERA have been used to measure neutral current single- and double-differential cross sections in deep inelastic e^–p scattering in the range 200 GeV²< Q²< 50000 GeV² and 3.7E-3 < x < 1 at a center-of-mass energy of 318 GeV. Comparing the cross sections obtained to theoretical predictions based on the Standard Model and CTEQ5D PDFs yields good agreement.<br /> Particularly, no excess of data events at high Q2 is visible. A comparison of the measured e^–p cross sections to those from e+p clearly reveals the influence of the Z-boson contribution for Q² ≳ M_Z². This dependence is exploited to determine the mass of the Z boson, M_Z, and by combining the e^–p and e⁺p cross sections the parity violating structure function xF₃ is extracted for the first time in deep-inelastic ep scattering at ZEUS.

Die mit dem ZEUS-Detektor während der Datennahmeperiode 1998/99 aufgenommen 16 pb^-1an e^–p-Daten werden verwendet, um einfach- und doppelt-differenzielle Neutralstrom-Wirkungsquerschnitte in tiefinelastischer e^–p-Streuung im Bereich 200 GeV²< Q²< 50000 GeV² und 3.7E-3 < x < 1 bei einer Schwerkpunktsenergie von 318 GeV zu messen. Ein Vergleich der gewonnenen Wirkungsquerschnitte mit auf dem Standard-Modell und CTEQ5D PDFs basierenden theoretischen Vorhersagen ergibt gute Übereinstimmung.<br /> Insbesondere ist kein Überschuß von Datenereignissen bei hohen Q² sichtbar. Ein Vergleich der gemessenen e^-p-Wirkungsquerschnitte mit denen aus e⁺p zeigt eindeutig den Einfluß des Z-Boson-Beitrags für Q² ≳ M_Z². Diese Abhängigkeit wird dazu verwendet, um die Masse des Z-Bosons, M_Z, zu bestimmen, und durch die Kombination von e^–p- und e⁺p-Wirkungsquerschnitten wird die paritätsverletzende Strukturfunktion xF₃ zum ersten Mal in tiefinelastischer ep-Streuung bei ZEUS extrahiert.