Struktura protonu - czyli dziedzictwo zderzacza HERA.

Transkrypt

1 Struktura protonu - czyli dziedzictwo zderzacza HERA. uncertainties: experimental model parameterisation xu v HERAPDF.AG NNLO.5) xd v Ewelina M. Łobodzinska.5) Seminarium IFJ PAN Kraków 9 V 6

2 Dwie nieskończoności przyrody wielkość i małość Człowiekowi łatwiej jest pojąć nieskończoność wielkości Człowiek musi patrzeć głębiej i dostrzegać więcej niż to, co bliskie i widoczne na pierwszy rzut oka W czymś bardzo małym jest całe mnóstwo niezbadanych, jeszcze mniejszych cząsteczek, atomów Blaise Pascal Wszystko, co możemy wyrazić słowami lub myślami jest tylko niedostrzegalną cząstką nie można pojąć wszystkiego, gdyż im więcej się dowiadujemy tym powiększa się nasza niewiedza

3 Poznawanie małej nieskończoności Leukippos i Demokryt z Abdery (V p.n.e.) - twórcy teorii atomistycznej. świat składa się z materialnych, niepodzielnych cząstek, z których każda stanowi pełny, niezmienny i jednorodny byt (tj. atom) Nic nie powstaje bez przyczyny, lecz wszystko z jakiejś racji i wskutek konieczności. John Dalton (XVIII/XIX) - powrót do teorii atomistycznej Materia złożona jest z niepodzielnych atomów Wszystkie atomy jednego pierwiastka mają identyczną masę Każdy pierwiastek zbudowany jest z niepowtarzalnych atomów Atomy są niezniszczalne i nie podlegają przemianom Joseph John Thompson (XIX) - odkrywca elektronu Model budyniowy (lub ciasta z rodzynkami) budowy atomu: ujemnie naładowane elektrony poruszają się w dodatnio naładowanej kuli.

4 Poznawanie małej nieskończoności Ernest Rutheford (XIX) - udowodnił obecność jądra w atomie. Eksperyment Rutheforda - uznawany za jeden z najpiękniejszych w fizyce udowodnił istnienie jądra atomowego ok. 5 razy mniejszego od rozmiarów atomu Kolejne badania pozwoliły odkryć głębszą strukturę atomu: nukleony, które składaja się z partónow, czyli kwarków, antykwarków i gluonów. Struktura kwarku? Co najmniej razy mniejszy od protonu. - Jak badac rozkład partonów w protonie? - Powtórzyć doświadczenie Rutheforda! i tak najpierw budowano eksperymenty ze stałą tarczą, a w końcu...

5 HERA - dotychczas jedyny zderzacz ep na świecie DESY, Hamburg 99-7 (od HERA II) promień ~ km Ep = 8/9 GeV Ee = 7.5 GeV H ZEUS

6 Głęboko nieelastyczne (DIS) rozpraszanie elektronu na protonie Prądy neutralne (NC) Prądy naładowane (CC) Użyte zmienne kinematyczne: Q = -q = (k-kʻ) > wirtualność wymienianego bozonu s = (k+p) energia w środku masy ep x = Q / p. q x-bjorkena (w układzie nieskończonego pędu ułamek pędu protonu niesiony przez uderzony kwark) y = p. q / p. k nieelastyczność (w układzie spoczynkowym protonu ułamek energii oddziaływującego elektronu przekazany do protonu) e +_ k p P *, Z o k q = k k P q P= xp q e +_ X P Q = x y s

7 Zdarzenia DIS w detektorach na HERA małe Q rozproszony elektron duże Q e H LAr calorimeter hadronic electromagnetic Central Tracker BST SpaCal EM hadr. p ZEUS e p BDC z R Jet z resztek protonowych Zmienne kinematyczne można rekonstruować albo z pomiaru elektronu, albo z pomiaru hadronowego stanu końcowego, albo metodami mieszanymi Jet z uderzonego kwarku

8 Przekrój czynny i funkcje struktury protonu (F,FL,xF3) Zredukowany przekrój czynny na rozpraszanie ep: σ r,nc = F ± Y-/Y+ xf3 - y /Y+ FL Y± = ± ( - y) e p e X Dla małych Q i niskich y: σr,nc = F Dla małych Q czyli Q << MZ σr,nc = F - y /Y+ FL Dla y<.5 (czyli większości danych z HERA) pomiar σr,nc jest równoznaczny z pomiarem F Skalowanie Bjorkena : W granicy Bjorkena tj. Q i p q Fi(x,Q ) Fi(x) brak zależności od Q

9 Model kwarkowo - partonowy (QPM) zdefiniowany w układzie nieskończonego pędu protonu, kwarki wydają się swobodne w czasie oddziaływania z fotonem oddziaływanie ep jako suma prawdopodobieństw rozproszenia na pojedynczych, swobodnych kwarkach: d σ/dxdq = Σ d(ξ)fq(ξ)(d σ/dxdq )eq q fq(ξ) - prawdopodobieństwo znalezienia w protonie partonu q niosącego ułamek pędu protonu ξ Kwarki i gluony traktowane jak obiekty bezmasowe : = (ξp+q) ξ = -q /p q = x Konsekwencje: F(x) = Σ eq x fq(x) FL(x) = Rozkłady partonowe f(x) można wyznaczyć bezpośrednio ze zmierzonych funkcji struktury protonu. Funkcje struktury demonstrują skalowanie Bjorkena Podłużna funkcja struktury znika, bo zachowanie skrętności nie pozwala na absorbcję podłużnie spolaryzowanych wirtualnych fotonów.

10 QCD - ulepszony model partonowy Biegnąca stała sprzężenia oddziaływań silnych αs(q ) /log(q /μ ) dla Q, αs asymptotyczna swoboda QPM - człon zerowego rzędu w αs a) b) człony pierwszego rzędu w αs Q x q Q x g q Q q g fi(x,q )/ logq = αs(q )/π dξ/ξ fj(ξ,q )Pij(x/ξ) q q j=q,g x prawdopodobieństwo znalezienia partonu i o ułamku pędu x wewnątrz patonu j o ułamku pędu ξ rozkłady partonów w protonie Funkcje struktury zależa od x i Q Równania DGLAP - określają ewolucję kwarków, antykwarków i gluonów, w zmiennej Q, gdy znane są w dla skali początkowej Wyznaczanie funkcji rozkładów gestości partonowych (PDF): parametryzacja rozkładów partonowych dla początkowej skali Q ewolucja do wyższych wartości Q porównanie otrzymanych rozkładów z mierzonymi przekrojami czynnymi i dobór parametrów

11 Funkcje struktury Zredukowany przekrój czynny na rozpraszanie ep NC: σ r,nc = F ± Y-/Y+ xf3 - y /Y+ FL Y± = ± ( - y) _ F = x e q [q(x) + q(x)] F dostarcza informacji o rozkładzie kwarków FL αs g FL czuła na rozkład gluonów (informacje o gluonach także z łamania skalowania) _ xf3 = x eqaq[q(x) - q(x)] xf3 dostarcza informacji o rozkładzie kwarków walencyjnych

12 Obszar kinematyczny dostępny przy pomiarze struktury protonu Q / GeV Atlas and CMS (7 TeV) H ZEUS NMC BCDMS E665 SLAC Dla e p e X:.45 Q 5 GeV 6-7 x.65.5 y Dla e p ν X : Q 5 GeV.3 x.37 y.76 - Pomiary z ZEUS za pomocą dedykowanych detektorów, blisko linii wiązki x Specjalny pomiar z H przy użyciu zdarzeń QED Compton Dane z HERA pokrywają sześć rzędów wielkości w Q i x Pomiary z HERA są podstawą wszystkich dopasowań badających PDF.

13 Dane z HERA data collected for Ee = 7.5 GeV and Ep = 9, 8, 575, 46 GeV HERA I lumi pb - e + p and 5 pb - e - p per experiment HERA II lumi 5 pb - e + p and 35 pb - e - p per experiment 4 data sets with HERA inclusive measurements HERA I data samples HERA II data samples Data taken 9947 (over years of data taking!) papers on inclusive DIS measurements in years 9974 (almost years of data a

14 Rosnąca dokładność pomiarów na HERA Wzrastająca liczba danych pomiarowych, wielokrotne doskonalenie tylnych detektorów mierzących rozproszony elektron, ulepszone techniki pomiarowe => coraz większa dokładność pomiaru funkcji struktury Dokładność pomiaru F dla połaczonych danych H z 996:.3 - % dla połaczonych danych H i ZEUS : <.5 %

15 Wzrost F z malejącym x - jeden z najważniejszych wyników z HERA Już pierwsze dane pokazywały silny wzrost F z malejącym x, co wyjaśnia się wzrastajacą gęstością partonów morza dla małych x λ zmienia się liniowo z Q ( ln F / ln x ) Q -.6 Q =.35 GeV.6 Q =. GeV.6 Q = 3.5 GeV.6 Q = GeV.6 Q.6 Q.6 Q.6 Q =.5 GeV =.5 GeV = 5. GeV = 5 GeV.6 Q.6 Q.6 Q.6 Q λ(x,q ) = -( ln F / ln x)q =.65 GeV =. GeV = 6.5 GeV = GeV H Collaboration.6 Q.6 Q.6 Q.6 Q =.85 GeV =.5 GeV = 8.5 GeV = 5 GeV H Collaboration H Collaboration.6 Q = 35 GeV.6 Q = GeV Q Q = 45 GeV = 5 GeV x -.6 Q = 6 GeV - HPDF 9 HPDF 9 (extrapolated) H Low Q H Data.6 Q = 9 GeV brak zależności od x dla x <. (.5 < Q < 5 GeV) x - c niezależne od Q F(x,Q ) = c x -λ(q)

16 Wzrost F z malejącym x dla końcowych danych z HERA H and ZEUS ~ F.6.4 Q = 6.5 GeV Q = GeV Q = GeV HERA NC e + p.5 fb s = 38 GeV HERAPDF. NLO..8 Q = GeV.6 - Im wyższe Q tym gwałtowniejszy wzrost F z malejącym x arxiv:56.64 [hep-ex]

17 Pomiar przekroju czynnego na DIS - łamanie skalowania Bjorkena H and ZEUS skalowanie (brak zależności od Q ) r, NC x i =.5, i= =.8, i= =.3, i=9 =., i=8 =.3, i=7 =.5, i=6 =.8, i=5 =.3, i=4 =., i=3 =.3, i= =.5, i= =.8, i= =.3, i=9 =., i=8 HERA NC e p fb HERA NC e + p.5 fb s = 38 GeV Fixed Target HERAPDF. e p NNLO HERAPDF. e + p NNLO =.3, i=7 =.5, i=6 =.8, i=5 =.3, i=4 =.8, i=3 = 5, i= - =, i= =.65, i= Interferencja między γ i Z Q / GeV arxiv:56.64 [hep-ex] Skalowanie zachodzi tylko dla średniego x, w pozostałym obszarze brak skalowania z powodu emisji gluonowych.

18 Pomiar przekroju czynnego na DIS H and ZEUS r, NC + Q = GeV Q =.7 GeV Q = 3.5 GeV Q = 4.5 GeV zaginanie się przekroju czynnego dla małego x - wpływ FL Q = 6.5 GeV Q = 8.5 GeV Q = GeV Q = GeV Q = 5 GeV Q = 8 GeV Q = GeV Q = 7 GeV Q = 35 GeV Q = 45 GeV Q = 6 GeV Q = 7 GeV Q = 9 GeV - Q = GeV HERA NC e + p.5 fb s = 38 GeV HERAPDF. NNLO arxiv:56.64 [hep-ex] Bardzo dokładne dane dobrze opisane dopasowaniem HERAPDF. NNLO Zaginanie dla małego x (dużego y) związane z wpływem od FL w tym obszarze.

19 Wyznaczenie FL - metoda różniczkowa Dla małych Q : σr,nc = F - y /Y+ FL FL dostarcza informacji o rozkładzie gluonów. Różniczka: ( σr/ ln y)q = ( F/ ln y)q - FL y (-y)/y+ - FL/ ln y y /Y+ wyznaczone dla sąsiednich przedz. pomiarowych ekstrapolacja do dużego y przy użyciu modelu fraktalnego stąd FL znika dla dużego y y av r / y F L.8 H F L derivative method R=.5 Dipole IIM Dipole GBW -.5 Q =.GeV Q =.5GeV Q =GeV.6 y= Q =.5GeV Q =3.5GeV Q =5GeV -.5 Q =6.5GeV - y Q =8.5GeV - y - y H-99 Dipole GBW Dipole IIM R=.5 5 Q / GeV Niezerowa FL zgodna z modelami fenomenologicznymi

20 Wyznaczenie FL - metoda kształtu σr,nc = F - y /Y+ FL Zakładamy, że zachowanie dla dużego y nie zależy od FL ale od y /Y+ σfit = c x -λ - y /Y+ FL Z parametrów dopasowania wyznaczamy FL H Collaboration Wyniki metody kształtu i metody różniczkowej zgodne, ale metoda kształtu dokładniejsza FL niezerowa i zgodna z przewidywaniami teoretycznymi

21 Pomiar FL poprzez zmianę energii wiązki σr,nc = F - y /Y+ FL Pomiar σr dla ustalonego x i Q, ale dwóch różnych energii w środku masy s (Q =sxy) dla różnych y Z kąta nachylenia liczymy FL Pomiar tym dokladniejszy im większa różnica w y i więcej punktów pomiarowych

22 Pomiar FL w zdarzeniach z emisją fotonu z elektronu przed oddziaływaniem energia wiązki elektronowej zmieniona poprzez emisję fotonu Zmierzona funkcja F zgodna z innymi pomiarami Pomiar FL obarczony znacznym błędem.

23 Pomiar FL poprzez obniżenie energii wiązki protonowej W 7 HERA obniżyła energię wiązki protonowej do 46 GeV i 575 GeV. Pomiary FL z H i ZEUS jeszcze nie uśrednione. Zgodność między H i ZEUS: χ /ndf = /8 R=σL/σT = FL/F-FL RH=3±.4.5 Q 8 GeV RZEUS= Q GeV arxiv: [hep-ex] H wyznaczyło gęstości gluonowe z FL używając przybliżenia: xg x H Collaboration H wynik zgodny z przewidywaniami gęstości gluonowych z łamania skalowania. xg, HERAPDF.5 NLO xg from F, HERAPDF.5 NLO L arxiv:3.48 [hep-ex] Q [GeV ]

24 Funkcja struktury xf3 xf3 liczona z różnicy między przekrojami czynnymi e - p i e + p niesie informacje o kwarkach walencyjnych Słaba zależność xf3 od Q => pomiar przesunięty do wspólnej skali Q i uśredniony xf3 wycałkowana po x:.6 < x <.75 Z xf 3 H and ZEUS Q = GeV - HERA fb HERAPDF. NLO.5 < x < QPM : 5/3 - Dobra zgodność xf3 z przewidywaniami opartymi na rozkładach partonowych HERAPDF..

25 Unifikacja oddziaływań elektrosłabych przekrój czynny z NC zdominowany przez wymianę fotonu, dużo większy niż przekrój czynny z CC ) (pb/gev d /dq - y <.9 s = 38 GeV H and ZEUS - - HERA NC e p fb + - HERA NC e p.5 fb - HERAPDF. NC e p + HERAPDF. NC e p Przekroje czynne z NC i CC zrównują się ok. 4 GeV tj. dla wartości rzędu M Z, M W. Elektrosłaba unifikacja obserwowana z dużą precyzją! HERA CC e p fb + - HERA CC e p.5 fb - HERAPDF. CC e p + HERAPDF. CC e p 3 4 Q / GeV Przekroje czynne z NC e + p and e - p zaczynają się różnić, kiedy interferencja γ-z staje się znacząca. arxiv:56.64 [hep-ex]

26 Wyznaczanie PDF Funkcje rozkładów gęstości partonowych są uniwersalne. PDF wyznaczone na HERA mogą być stosowane w obliczeniach teoretycznych i symulacjach MC pozwalających dokładnie opisać procesy fizyczne z udziałem protonu.

27 HERA PDF. Cel: określenie wejściowych rozkladów lekkich kwarków i gluonów /GeV Q 5 4 H and ZEUS 5 orders of magnitude /d.o.f. Użyte wyłacznie dane z HERA ( fb - )! Spójny zbiór danych z małymi systematycznymi niepewnościami 4 różne procesy: NC and CC for e + p and e - p Dane e + p z NC dla różnych energii w srodku masy => informacje o FL.3.. H and ZEUS RTOPT LO RTOPT NLO RTOPT NNLO Q min = 3.5 GeV orders of magnitude - Sparametryzowanie rozkładów PDFs dla początkowej skali μf =.9 GeV : xf(x) = Ax B ( - x) C ( + Dx + Ex ) dla xg, xuv, xdv, xu = xu, xd = xd + xs.9 RTOPT NLO HERA I Q /GeV min Ewolucja w Q przy użyciu równań DGLAP w LO, NLO i NNLO Dopasowania do punktów pomiarowych używając metody χ

28 HERAPDF. - porównanie z danymi H and ZEUS r, NC + Q = 5 GeV Q = GeV Q = 5 GeV Q = 3 GeV Q = 4 GeV Q = 5 GeV Q = 65 GeV Q = 8 GeV χ /dof = 357/3 (HERAPDF.) dla Q min = 3.5 GeV.5 Q = GeV Q = GeV Q = 5 GeV Q = GeV Q = 3 GeV Q = 5 GeV Q = 8 GeV Q = GeV - Q = 3 GeV - - Q = GeV - HERA NC e + p.5 fb s = 38 GeV HERAPDF. NLO próbowano Q min = GeV (HERAPDF.HiQ) χ /dof = 56/ dodając dane jetowe Q min= 3.5 GeV (HERAPDF.Jets) χ /dof = 568/34 Dobry opis danych NC i CC przez NLO i NNLO HERAPDF.

29 Rozkłady partonowe HERAPDF. xf NLO H and ZEUS µ f = GeV xf NNLO H and ZEUS µ f = GeV.8 HERAPDF. NLO uncertainties: experimental model parameterisation xu v.8 HERAPDF. NNLO uncertainties: experimental model parameterisation xu v.6 HERAPDF.AG NLO.6 HERAPDF.AG NNLO xg (.5) xd v xg (.5) xd v xs (.5) xs (.5) - x - Niepewnosci eksperymentalne, związane z modelem i parametryzacją pokazane oddzielnie. x arxiv:56.64 [hep-ex] Kwarki walencyjne dominujące dla dużych x. Dla małych x wzrost gęstości kwarków morza i gluonów.

30 LHC - dalsze badania struktury protonu Dopełniające informacje na temat struktury protonu można zdobyć analizując zdarzenia Drella-Yanna z LHC. DIS Drell-Yann xg(x).5 ATLAS.5.5 Q =.9 GeV HERA I fit HERA+ATLAS jets R=.6 fit HERA+ATLAS jets.76 TeV R=.6 fit HERA+ATLAS jets 7 TeV R=.6 fit rel. uncert x

31 Wyniki z HERA kluczowe dla pomiaru PDF Pomiary z HERA pozostają dominujące przy wyznaczaniu funkcji gęstości partonowych.

32 Q / GeV Dalsza kontynuacja pomiarow struktury protonu na LHC: LHeC HERA Experiments: H and ZEUS Fixed Target Experiments: NMC BCDMS E665 SLAC FCC-he limit LHeC i FCC? LHeC (Large Hadron Electron Collider) - protony z LHC, elektrony 6 GeV FCC (Future Circular Collider) - protony 5 TeV, elektrony (75) GeV x zdolność rozdzielcza cħ/q = /Q zdolnosc rozdzielcza [fm] Rutherford - Hofstadter SLAC FNAL CERN HERA LHeC FCC-he rok

33 Podsumowanie Zderzacz ep HERA dostarczył danych DIS, których użyto do pomiaru funkcji struktury protonu. Zmierzono funkcje struktury F, FL i xf3 Inkluzywne przekroje czynne użyto jako danych wejściowych do analizy QCD w ramach formalizmu DGLAP. Wyznaczono rozkłady kwarków, antykwarków i gluonów w LO, NLO, NNLO. Wyniki pomiaru funkcji struktury stanowią główną część spadku jaki pozostał dla fizyki po 5 latach działania HERA Chapter 6 Introduction to Deep Inelastic Scattering Reduced cross section for ep scattering NC:σ r,nc = F ± Y-/Y+ xf3 - y /Y+ FL Y± = ± ( - y) F = x e q [q(x) + q(x)] F sensitive to quarks xf3 = x eqaq[q(x) - q(x)]xf3 sensitive tovalence quar distribution FL αs greduced cross section for ep scattering NC:σ r,nc = F ± Y-/Y+ xf3 - y /Y+ FL Y± = ± ( - y) F = x e q [q(x) + q(x)] F sensitive to quarks xf3 = x eqaq[q(x) - q(x)]xf3 sensitive to valence quarks distribution FL αs g Reduced cross section for ep scattering NC:σ r,nc = F ± Y-/Y+ xf3 - y /Y+ FL Y± = ± ( - y) F = x e q [q(x) + q(x)] F sensitive to quarks xf3 = x eqaq[q(x) - q(x)]xf3 sensitive tovalence quar distribution FL αs greduced cross section for ep scattering NC:σ r,nc = F ± Y-/Y+ xf3 - y /Y+ FL Y± = ± ( - y) F = x e q [q(x) + q(x)] F sensitive to quarks xf3 = x eqaq[q(x) - q(x)]xf3 sensitive to valence quarks distribution FL αs g Reduced cross section for ep scattering NC:σ r,nc = F ± Y-/Y+ xf3 - y /Y+ FL Y± = ± ( - y) F = x e q [q(x) + q(x)] F sensitive to quarks xf3 = x eqaq[q(x) - q(x)]xf3 sensitive tovalence quar distribution FL αs greduced cross section for ep scattering NC:σ r,nc = F ± Y-/Y+ xf3 - y /Y+ FL Y± = ± ( - y) F = x e q [q(x) + q(x)] F sensitive to quarks xf3 = x eqaq[q(x) - q(x)]xf3 sensitive to valence quarks distribution FL αs g r, NC x i =.5, i= =.8, i= H and ZEUS =.3, i=9 =., i=8 =.3, i=7 =.5, i=6 =.8, i=5 =.3, i=4 =., i=3 =.3, i= HERA NC e p fb HERA NC e + p.5 fb s = 38 GeV Fixed Target HERAPDF. e p NNLO HERAPDF. e + p NNLO =.5, i= =.8, i= =.3, i=9 =., i=8 =.3, i=7 =.5, i=6 =.8, i=5 =.3, i=4 =.8, i=3 = 5, i= =, i= =.65, i= Q / GeV

34 Backup

35 Wyznaczenie αs xf.8.6 HERAPDF.Jets NLO, free uncertainties: experimental model hadronisation H and ZEUS parameterisation µ f = GeV s (M ) Z xu v αs określone z fitu QCD (użyte dane inkluzywne + z powabem + z jetami) - HERAPDF.Jets z αs jako wolnym parametrem xg (.5) xd v xs (.5) Niepewność eksperymentalna poniżej %. Niepewność głównie z teorii - potrzebne obliczenia NNLO ep jet. arxiv:56.64 [hep-ex] - x Bardzo dobra zgodność ze średnią światową:

36 Wspólna siatka (x, Q ) /GeV Q H and ZEUS Dwie wspólne siatki : podstawowa siatka dla s = 38 GeV, Ep=9 GeV i Ep=8 GeV dodatkowa siatka dla s = 5 GeV i s = 5 GeV, Ep=575 GeV i Ep=46 GeV - Łącznie 37 punktów. Większość punktów zawiera dane zarówno z H jak i ZEUS (często wiele punktów z niezależnych pomiarów) Przesunięcie punktów pomiarowych do cel gridowych zrobione przy użyciu dopasowań do danych za pomocą Dla Q > 3 GeV DGLAP NLO, poniżej 4.9 GeV dopasowanie fraktalowe.

37 Uśrednianie danych z różnych okresów pomiarowych/ eksperymentów Uśrednianie zrobione jest za pomocą HERAverager ( opartego na metodzie minimalizacji χ skorelowane przesunięcia względna niepewność stat. wielkość mierzona w pkt. i względna skorelowana niepewność sys. względne nieskorelowane przesunięcie 6 skorelowane źródła systematyczne wzięte pod uwagę 97 opublikowanych przekrojów czynnych uśrednione do 37 końcowych pomiarów 6 stopni swobody, χ min = 687 Różne metody rekonstrukcji użyte przez H i ZEUS w różny sposób podobne źródła systematyczne wpływaja na pomiar w różny sposób wydajne ograniczenie niespewności systematycznych

38 Uśrednione wyniki r, NC.8.6 =..4 =.. H and ZEUS + HERA NC e + p.5 fb s = 38 GeV ZEUS HERA II ZEUS HERA I H HERA II H HERA I Dane zgodne między HERA I i HERA II oraz między eksperymentami. Dokładność sięga % = =.3 =.8 =.8 =.8 = Q /GeV Nawet 6-8 punktów pomiarowych uśrednionych w jeden końcowy pomiar.

39 Combined results H and ZEUS H and ZEUS r, NC. HERA NC e p fb s = 38 GeV ZEUS HERA II r, NC. HERA NC e p fb s = 38 GeV =.8 ZEUS HERA I H HERA II =.8 HERA I H HERA I.8.8 =.3 =.3.6 =.8.6 =.8 = 5 = Q /GeV 3 4 Q /GeV Largest improvement for NC e - p - times more luminosity. Significant improvement in accuracy Consistent with HERA I, but higher precision

40 Inclusive DIS data samples data collected for Ee = 7.5 GeV and Ep = 9, 8, 575, 46 GeV HERA I lumi pb - e + p and 5 pb - e - p per experiment HERA II lumi 5 pb - e + p and 35 pb - e - p per experiment 4 data sets with HERA inclusive measurements HERA I data samples HERA II data samples Data taken 9947 (over years of data taking!) papers on inclusive DIS measurements in years 9974 (almost years of data analysis!) In total 97 data points combined to 37

41 HERAPDF. - comparison to low Q data NNLO H and ZEUS LO H and ZEUS r, NC + Q = GeV Q =.7 GeV Q = 3.5 GeV Q = 4.5 GeV r, NC + Q = GeV Q =.7 GeV Q = 3.5 GeV Q = 4.5 GeV Q = 6.5 GeV Q = 8.5 GeV Q = GeV Q = GeV Q = 6.5 GeV Q = 8.5 GeV Q = GeV Q = GeV Q = 5 GeV Q = 8 GeV Q = GeV Q = 7 GeV Q = 5 GeV Q = 8 GeV Q = GeV Q = 7 GeV Q = 35 GeV Q = 45 GeV Q = 6 GeV Q = 7 GeV Q = 35 GeV Q = 45 GeV Q = 6 GeV Q = 7 GeV Q = 9 GeV - Q = GeV HERA NC e + p.5 fb s = 38 GeV HERAPDF. NNLO Q = 9 GeV - Q = GeV HERA NC e + p.5 fb s = 38 GeV HERAPDF.AG LO Description generally good, however some problems at low x and Q with the turnover related to FL. For the lowest Q prediction too high, however the turnover present as expected at low x and Q.

42 HERAPDF. parton distributions NNLO vs NLO xf.8 H and ZEUS µ f HERAPDF. NLO HERAPDF. NNLO = GeV Bands show total PDF uncertainty calculated by adding in quadrature experimental, model and parametrisation uncertainties..6 xg (.5) xu v Main difference - different shapes of gluon distributions. xs (.5) xd v Valence quarks very similar. - x

43 HERAPDF. parton distributions NLO vs LO xf H and ZEUS µ f = GeV LO predictions needed for LO Monte Carlo generators..8.6 HERAPDF.AG NLO HERAPDF.AG LO Only experimental uncertainties shown for LO predictions. xg (.5) xu v Gluon distribution at LO rises much faster than in NLO. xs (.5) xd v xuv distribution softer at LO. - x

44 Helicity effects in CC H and ZEUS r, CC HERA HERAPDF. NLO s = 38 GeV s = 38 GeV CC e + p.5 fb CC e + p CC e p fb CC e p =.8 (x5) =.3 (x3) =.3 (x7) e + p: contribution of the valence quarks is suppressed by the helicity factor at high Q (high y) =.8 (x7) - =.3 (x) = 5 (x) e - p: almost no effect, as helicity factor applies to see quarks only = (x.) Q / GeV