Mesures de précision de la section efficace des processus courant chargé et courant neutre à grand Q^2 à HERA avec le faisceau d'électrons polarisés
Résumé
The inclusive cross sections for both charged and neutral current processes have been measured in interactions of longitudinally polarized electrons (positrons) with unpolarized protons using the full data samples collected by H1 at HERA-II. The data taken at a center-of-mass energy of 319 GeV correspond to an integrated luminosity of 149.1 pb^−1 and 180.0 pb^−1 for e^−p and e^+p collisions, representing an increase in statistics of a factor of 10 and 2, respectively, over the data from HERA-I. The measured double differential cross sections d2σ/dxdQ2 cover more than two orders of magnitude in both Q^2, the négative four-momentum transfer squared, up to 30000 GeV^2, and Bjorken x, down to 0.003. The cross section data are compared to predictions of the Standard Model which is able to provide a good description of the data. The polarization asymmetry as a function of Q^2 is measured with improved precision, confirming the previous observation of P violation effect in neutral current ep scattering at distances down to 10^−18 m. The total cross sections of the charged current process, for Q^2 > 400 GeV^2 and inelasticity y < 0.9 are measured for 4 independent data samples with e±beams and different polarization values. Together with the corresponding cross section obtained from the previously published unpolarized data, the polarization dependence of the charged current cross section is measured and found to be in agreement with the Standard Model prediction with the absence of right-handed charged current. The cross sections are combined with previously published data from H1 to obtain the most precise unpolarized measurements. These are used to extract the structure function xF^γZ_3 which is sensitive to the valence quark distributions down to low x values. The new cross sections have also been used in a combined electroweak and QCD fit to significantly improve the light quark couplings to the Z-boson than those obtained based on the HERA-I data alone.
Des mesures de sections efficaces des processus courant chargé et courant neutre ont été réalisées pour la première fois en utilisant l'ensemble des données accumulées à HERA-II avec un faisceau d'électrons ou de positrons polarisés en collision avec un faisceau de protons. Les données prises par le détecteur H1 à 319 GeV d'énergie dans le centre de masse correspondent à une luminosité intégrée de 149.1 pb^−1 et 180.0 pb^−1 pour les collisions e^−p et e^+p respectivement, et représentent une augmentation d'environ un facteur 10 et 2 respectivement par à rapport à la prise de données de HERA-I. Les sections efficaces mesurées couvrent un très grand domaine cinématique de plus de deux ordres de grandeur à la fois en Q^2 (jusqu'à 30000 GeV^2) et en x (jusqu'à 0.003). Les mesures sont comparées avec les prédictions du Modèle Standard montrant un très bon accord. La précision de la mesure de l'asymétrie sur la polarisation en fonction de Q^2 a confirmé l'observation précédente de la violation de parité dans le processus courant neutre pour une distance allant jusqu'à 10^-18 m. Les sections efficaces intégrées pour Q^2 > 400 GeV^2 et pour des inélasticités y < 0.9 dans le processus courant chargé ont été mesurées pour quatre échantillons indépendants avec les faisceaux e± et à différentes valeurs de polarisation. Ces données et celles mesurées à HERA-I avec les faisceaux d'électrons et de positrons non-polarisés ont permis de vérifier la dépendance linéaire des sections efficaces du processus courant chargé en fonction de la polarisation, confirmant l'absence de courants droits dans les données en accord avec la prédiction du Modèle Standard. Les nouvelles sections efficaces ont été combinées avec celles de HERA-I pour maximiser la précision de ces mesures. Les données combinées ont ensuite été utilisées pour déterminer la fonction de structure xF^γZ_3 qui est pratiquement une mesure directe des quarks de valence. Les nouvelles sections efficaces ont aussi été utilisées avec celles de HERA-I dans un fit combinant à la fois les paramètres de la théorie électrofaible et de QCD pour extraire non seulement les densités de partons mais aussi les couplages des quarks légers u et d au boson Z. La précision obtenue sur les valeurs de ces couplages est bien meilleure que celle obtenue au Tevatron et au LEP, en particulier pour les couplages vectoriel et axial du quark u.
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