Measurement of Charm Fragmentation in DIS at HERA

Abstract The charm fragmentation function has been studied in deep inelastic ep collisions with the H1 detector at HERA. The data were analyzed in the kinematic range given by the photon virtuality $ 2<Q^2<100GeV^2$ and the inelasticity $ 0.05<y<0.7$. \\ The differential cross section of $D{^\ast}$-meson production as a function of two scaling variables sentive to fragmentation, $z_{hem}$ and $z_{jet}$, was measured in the $D{^\ast}$-meson visible range defined by cuts on pseudorapidity $|\eta(D^\ast)| <1.5$ and transverse momentum $1.5 <p_t(D^\ast) <15 GeV$. In the case of the $z_{hem}$ observable, the momentum of the charm quark has been approximated by the momentum of a suitably defined hemisphere in the photon-proton center-of-mass frame, whereas in the case of the $z_{jet}$ observable, the charm quark momentum was approximated by the momentum of the reconstructed jet associated with the $D^\ast$-meson. A transverse energy $E{_t^{\gamma p}}(D^\ast jet)> 3 GeV$ was required in the letter case. \\ Both distributions were used to extract the parameters of the nonperturbative Peterson and Kartvelishvili fragmentation functions for the Monte Carlo models RAPGAP/PYTHIA and CASCADE/PYTHIA and for the next-to-leading-order massive QCD calulation HVQDIS.\\ Kurzfassung In der Arbeit wird das Studium der Charm-Fragmentations-Funktion anhand der H1-Daten in tief unelastischer Streuung beschrieben. Die analysierten Daten liegen in dem kinematischen Bereich, der von dem negativen Viererimpuls"ubertragung zum Quadrat $ 2<Q^2<100GeV^2$ und der Unelastizit"at $ 0.05<y<0.7$ festgelegt wird. \\ Der differentielle Wirkungsquerschnitt der $D^\ast$-Produktion wird in Abh"angigkeit von zwei Skalenvariablen die sensitiv auf die Fragmentation sind, $z_{hem}$ und $z_{jet}$, in dem sichtbaren Bereich der $D^\ast$-Produktion gemessen. Dieser Bereich wird definiert durch die Pseudorapidit"at $|\eta(D^\ast)| <1.5$ und dem Transversalimpuls $1.5 <p_t(D^\ast) <15 GeV$. F"ur die Observable $z_{hem}$ wird der Impuls des Charm Quarks anhand einer geeignet definierten Hemisph"are im Photon-Proton Schwerpunktsystem abgesch"atzt. Bei der Observablen $z_{jet}$ wird der Impuls des Charm Quarks aus dem Viererimpuls des rekonstruierten Jets definiert, der das $D^\ast$-Meson beinhaltet. F"ur den Jet wird eine Transversalenergie von $E{_t^{\gamma p}}(D^\ast jet)> 3 GeV$ gefordert. \\ Aus der Verteilung der Observablen werden die Parameter f"uer die nicht perturbativen Fragmentations-Funktionen von Peterson und Kartvelishvili f"ur die Monte-Carlo-Modelle RAPGAP/PYTHIA und CASCADE/PYTHIA und f"ur eine massive QCD-Rechnung (HVQDIS) in n"achst h"oherer Ordnung extrahiert