10 - H1 - Desy

Contents
1 Theoretical framework 1
1.1 The standard model . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1
1.2 Basics of electron - proton scattering . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3
1.2.1 Quark - parton model . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5
1.2.2 The strong interaction and renormalisation . . . . . . . . . . . . . . 7
1.2.3 Factorisation theorem . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
1.2.4 Parton evolution model . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
1.2.4.1 DGLAP evolution equations . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
1.2.4.2 BFKL evolution equations . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
1.2.4.3 CCFM evolution equations . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
1.2.5 Proton structure . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
1.2.6 Photoproduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
1.2.7 Photon structure . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
1.3 Prompt photon production . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
1.4 Recent prompt photon measurements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
1.4.1 Results at HERA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
1.4.2 Results in hadronic collisions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22
1.5 Analysis motivation and goals . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24
2 Theoretical predictions 29
2.1 Monte Carlo simulation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29
2.1.1 MC event generators . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29
2.1.2 MC samples . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32
2.2 QCD calculations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37
2.2.1 NLO collinear calculation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37
2.2.2 k ⊥ factorisation calculation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37
3 The H1 experiment at HERA 39
3.1 HERA storage ring . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39
3.2 H1 detector . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41
3.2.1 Tracking . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43
3.2.2 Calorimetry . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45
3.2.3 Luminosity system and electron tagger . . . . . . . . . . . . . . . . 47
3.2.4 Time-of-flight system . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48
3.2.5 Trigger system and data acquisition . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48