Test of the electroweak interaction in the reaction e+e- → μ+μ-
Description
The reaction e+e- → μ+μ- has been studied with the MARK J detector at the PETRA storage ring at c.m. energies of 14-46.78 GeV. The measured characteristic quantities of the muon pair production, the total cross section and the charge asymmetry show a very good agreement with the standard model of the electroweak interaction. Nearly 10000 observed events are available for the analysis. From this purely leptonic process values for the electroweak parameters, the weak mixing angle θW and the mass of the Z0 boson mZ: sin2θW = 0.19(+0.04-0.02)±0.01 and mZ = (89(+4-3)±1) GeV. These values possess only low experimental and theoretical uncertainties. They are in very good agreement with other results from the e+e- annihilation and the results derived from other physical processes. For the vector and axial-vector coupling constant of electron and muon in this experiment the following values have been determined: vertical strokegvvertical stroke = 0.21(+0.10-0.21) and vertical strokegavertical stroke = 0.52±0.02. The ρ parameter could from the measured charge asymmetry be determined to ρ = 1.09±0.10±0.03. A special regard of this thesis lies on the experimental test of the radiative corrections up to including the order α3 on the asymmetry. The excellent directional resolution of the MARK J detector for muons allows the study of the charge asymmetry as function of the polar-angle difference also for very small angles. By this the separation of bremsstrahlung diagrams and other corrections is reached so that its specific influence on the asymmetry can be measured. The theoretical predictions could be verified in the experiment. (orig.)
Abstract (German)
Die Reaktion e+e- → μ+μ- ist mit dem MARK J Detektor am Speicherring PETRA bei Schwerpunktsenergien von 14-46.78 GeV untersucht worden. Die gemessenen charakteristischen Groessen der Myonpaarproduktion, der totale Wirkungsquerschnitt und die Ladungsasymmetrie zeigen eine sehr gute Uebereinstimmung mit dem Standardmodell der elektroschwachen Wechselwirkung. Fast 10 000 beobachtete Ereignisse stehen fuer die Analyse zur Verfuegung. Aus diesem rein leptonischen Prozess koennen Werte fuer die elektroschwachen Parameter abgeleitet werden, den schwachen Mischungswinkel θW und die Masse des Z0-Bosons mZ: sin2θW = 0.10(+0.04-0.02)±0.01 und mZ = (89(+4-3)±1) GeV. Diese Werte sind nur mit geringen experimentellen und theoretischen Unsicherheiten behaftet. Sie stehen in sehr guter Uebereinstimmung mit anderen Ergebnissen aus der e+e--Vernichtung und den aus anderen physikalischen Prozessen abgeleiteten Resultaten. Fuer die vektorielle und axialvektorielle Kopplungskonstante von Elektron und Myon sind in diesem Experiment folgende Werte ermittelt worden: vertical strokegvvertical stroke = 0.21(+0.10-0.21), vertical strokegavertical stroke = 0.52±0.02. Der ρ-Parameter konnte aus der gemessenen Ladungsasymmetrie zu ρ = 1.09±0.10±0.03 bestimmt werden. Ein besonderes Augenmerk dieser Arbeit liegt auf dem experimentellen Test der Strahlungskorrekturen bis einschliesslich der Ordnung α3 zur Asymmetrie. Die hervorragende Richtungsaufloesung des MARK J Detektors fuer Myonen erlaubt die Untersuchung der Ladungsasymmetrie als Funktion der Polarwinkeldifferenz auch fuer sehr kleine Winkel. Damit wird die Trennung von Bremsstrahlungsdiagrammen und anderen Korrekturen erreicht, so dass deren spezifischer Einfluss auf die Asymmetrie gemessen werden kann. Die theoretischen Voraussagen konnten im Experiment verifiziert werden. (orig.)
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Additional titles
- Original title (German)
- Test der elektroschwachen Wechselwirkung in der Reaktion e
Publishing Information
- Imprint Pagination
- 84 p.
- Report number
- PITHA--87/19
INIS
- Country of Publication
- Germany
- Country of Input or Organization
- Germany
- INIS RN
- 19048612
- Subject category
- S72: PHYSICS OF ELEMENTARY PARTICLES AND FIELDS; S72: PHYSICS OF ELEMENTARY PARTICLES AND FIELDS;
- Resource subtype / Literary indicator
- Numerical Data, Thesis
- Descriptors DEI
- ANGULAR DISTRIBUTION; ANNIHILATION; ASYMMETRY; AXIAL-VECTOR CURRENTS; BREMSSTRAHLUNG; COUPLING CONSTANTS; DIFFERENTIAL CROSS SECTIONS; ELECTROMAGNETIC INTERACTIONS; ELECTRON-POSITRON INTERACTIONS; ENERGY DEPENDENCE; EXCITATION FUNCTIONS; EXPERIMENTAL DATA; GEV RANGE 10-100; INTEGRAL CROSS SECTIONS; MUONS MINUS; MUONS PLUS; NEUTRAL-CURRENT INTERACTIONS; PAIR PRODUCTION; RADIATIVE CORRECTIONS; REST MASS; VECTOR CURRENTS; WEAK INTERACTIONS; WEAK NEUTRAL CURRENTS; WEINBERG ANGLE; WEINBERG LEPTON MODEL; Z NEUTRAL BOSONS
- Descriptors DEC
- ALGEBRAIC CURRENTS; ANTILEPTONS; ANTIMATTER; ANTIPARTICLES; BASIC INTERACTIONS; BOSONS; CORRECTIONS; CROSS SECTIONS; CURRENTS; DATA; DISTRIBUTION; ELECTROMAGNETIC RADIATION; ELEMENTARY PARTICLES; ENERGY RANGE; FERMIONS; FIELD THEORIES; GEV RANGE; INFORMATION; INTERACTIONS; INTERMEDIATE BOSONS; INTERMEDIATE VECTOR BOSONS; LEPTON-LEPTON INTERACTIONS; LEPTONS; MASS; MATHEMATICAL MODELS; MATTER; MUONS; NEUTRAL CURRENTS; NUMERICAL DATA; PARTICLE INTERACTIONS; PARTICLE MODELS; PARTICLE PRODUCTION; QUANTUM FIELD THEORY; RADIATIONS; UNIFIED GAUGE MODELS