In dieser Arbeit wird die Erzeugung der Charmonium-Zustände J/psi und psi(2S) in Proton-Kern-Reaktionen bei Schwerpunktsenergien von 42 GeV untersucht. Die Daten wurden mit dem HERA-B-Experiment aufgenommen, das in HERA den Protonstrahl nutzt, um Protonen an den Kernen verschiedener Drahttargets zu streuen. Mehr als 150 000 J/psi und 2400 psi(2S)-Zerfälle in Myon-Paare wurden beobachtet. Die HERA-B-Daten decken den kinematischen Bereich in Feynman-x (x_F) zwischen -0.36 und 0.10 und im Transversalimpuls (p_T) bis 4.5 GeV/c ab. Die x_F - und p_T-Verteilungen für die Produktion von J/psi und psi(2S) wurden für Kohlenstoff- und Wolfram-Targets gemessen. Die x_F-Verteilung stimmt gut mit nicht-relativistischen QCD-Rechnungen überein. Bei der p_T-Verteilung findet man einen klaren Anstieg des mittleren p_T für schwerere Kerne: Kohlenstoff = 1.244 +- 0.003 +- 0.034 GeV/c und Wolfram = 1.336 +- 0.004 +- 0.041 GeV/c. Der Vergleich der Erzeugungsraten von psi(2S) und J/psi ergibt: (B''_{muon muon} sigma(psi(2S)) ) / (B_{muon muon} sigma(J/psi)) = 165 +- 9 +- 4 ( x 0.0001) für Kohlenstoff und 154 +- 16 +- 8 ( x 0.0001) für Wolfram. Diese Verältnisse wurden auch für die x_F - und p_T-Verteilungen bestimmt. / In this thesis the production of the charmonium states J/psi and psi(2S) in proton-nucleus collisions at a center-of-mass energy of 42 GeV is studied. The data have been taken by the HERA-B experiment which uses the HERA proton beam to scatter protons off the nuclei of different wire targets. Over 150 x 10^3 J/psi and 2400 psi(2S) decaying to muon pairs are observed. The HERA-B data cover the kinematical range in Feynman x (x_F) between -0.36 and 0.10 and in transverse momentum (p_T) up to 4.5 GeV/c. The x_F and p_T differential distributions for the production of J/psi and psi(2S) mesons are measured for carbon and tungsten target materials. The J/psi x_F distribution agrees well with non-relativistic QCD calculations. From the p_T distributions we find a clear increase of the average p_T for heavier nuclei: Carbon = 1.244 +- 0.003 +- 0.034 GeV/c and Tungsten = 1.336 +- 0.004 +- 0.041 GeV/c. We compared the production rates of psi(2S) to J/psi mesons: (B''_{muon muon} sigma(psi(2S)) ) / (B_{muon muon} sigma(J/psi)) = 165 +- 9 +- 4 ( x 0.0001) for carbon and 154 +- 16 +- 8 ( x 0.0001) for tungsten. These ratios have also been determined for the x_F and p_T distributions.

Diese Arbeit befasst sich mit der Suche nach astrophysikalischen Punktquellen hochenergetischer Neutrinos mit Hilfe des AMANDA-II-Detektors. Der AMANDA-Detektor erlaubt die Rekonstruktion neutrino-induzierter Myonen durch die Detektion des von diesen Myonen emittierten Cherenkov-Lichts. Es wird der Datensatz des Jahres 2000 mit einer effektiven Datennahmezeit von 197 Tagen analysiert. Nach der Unterdrückung eines wesentlichen Teils des Untergrundes atmosphärischer Myonen durch Selektion als aufwärts laufend rekonstruierter Ereignisse werden weitere Selektionskriterien entwickelt, um einen Datensatz herauszufiltern, der von durch atmosphärische Neutrinos induzierten Myonen dominiert ist. Diese 699 Ereignisse werden im Hinblick auf signifikante Beiträge von Punktquellen untersucht, d.h. auf Überschüsse der Ereigniskonzentration aus bestimmten Richtungen. Weder die Betrachtung einer Auswahl möglicher Neutrinoquellen (z.B. aktive galaktische Kerne, Mikroquasare oder Supernova-Überreste), noch eine Suche am gesamten Nordhimmel durch die Platzierung überlappender Suchfenster, noch die Untersuchung der Raumwinkel-Abstände zwischen Paaren selektierter Ereignisse ergeben einen signifikanten Hinweis auf die Existenz von Quellen astrophysikalischer hochenergetischer Neutrinos. Unter der Annahme eines Neutrinospektrums dN/dE ~ E^(-2) werden Flussgrenzen für die Neutrino-Flüsse der ausgewählten Quellenkandidaten sowie für die neutrino-induzierten Myonflüsse angegeben, die im Mittel bei der Sensitivität von E^2 dN(Neutrinos)/dE = 2*10^(-7) GeV cm^(-2) s^(-1) bzw. N(Myonen) = 2*10^(-15) cm^(-2) s^(-1) liegen. Dies sind zur Zeit die besten Grenzen für die Neutrinoflüsse von astrophysikalischen Quellen in der nördlichen Hemisphäre. / We describe the search for astrophysical sources of high energy neutrinos with the AMANDA-II detector. This detector allows for reconstruction of neutrino induced muon tracks by the Cherenkov radiation emitted by relativistic muons. We analyze the AMANDA-II data recorded in the year 2000 with a lifetime of 197 days. A large fraction of the background of atmospheric muons can be suppressed by the selection of events reconstructed as upward moving tracks. We develop further quality criteria, which lead to the extraction of a sample of 699 neutrino event candidates, dominated by atmospheric neutrinos. We analyze this data sample in view of significant contributions from neutrino point sources, which would be observable as enhancements of the event density from certain directions. We have not found a significant indication of the existence of astrophysical high energy neutrino sources, neither by the investigation of source candidates (e.g. Active Galactic Nuclei, microquasars, or supernova remnants), nor by a binned search in the complete Northern sky, nor by the investigation of angular distances between pairs of reconstructed event directions. Assuming power-law neutrino spectra dN/dE ~ E^(-2), we calculate limits on the neutrino fluxes and the neutrino induced muons fluxes from a list of selected neutrino source candidates. The sensitivity of the AMANDA-II detector, i.e. the average neutrino and muon flux limits, amounts to E^2 dN(neutrinos)/dE = 2*10^(-7) GeV cm^(-2) s^(-1) and N(muons) = 2*10^(-15) cm^(-2) s^(-1), respectively. These are currently the best limits on neutrino fluxes from astrophysical objects in the Northern hemisphere.

Der H1 Detektor ist eines der komplexen Messinstrumente am HERA Beschleuniger. Er wurde gebaut, um die Wechselwirkung von Elektronen und Protonen bei höchsten Schwerpunktenergien von bis zu 320 GeV zu untersuchen. Ein Hauptthema ist die Bestimmung der Protonstruktur mit der bestmöglichen Genauigkeit über die Messung des inklusiven tiefinelastischen Wirkungsquerschnitt als Funktion der kinematischen Variablen x und Q2. In dieser Arbeit wird eine neue Messung des tiefinelastischen Wirkungsquerschnitt vorgestellt. Dazu werden Daten analysiert, welche im Jahre 2000 aufgezeichnet wurden. Die Messung ist beschränkt auf den Bereich mittlerer und niedriger Inelastizität y. In diesem Bereich ist die Messung des reduzierten Wirkungsquerschnittes fast identisch mit der Protonstrukturfunktion F2. Die Messung erstreckt sich über etwa eine Größenordnung in der Photon-Virtualität, 10 < Q2 < 180 GeV2, und drei Größenordnungen in der Bjorken Skalenvariable, 0.00013 < x < 0.15. Die Genauigkeit ist durch systematische Unsicherheiten limitiert. Im Vergleich zu den publizierten Ergebnissen mit den Daten aus den Jahren 1996/97 konnten diese Unsicherheiten signifikant reduziert werden. Die Fehler der neuen Messung liegen meist im Bereich von 1,3 - 2,0%, was eine Verbesserung um ca. 30% gegenüber früheren Resultaten darstellt. Keiner der systematischen Effekte dominiert die Unsicherheiten für die Mehrzahl der Messpunkte. Ein unerwartetes Ergebnis ist die signifikante Abweichung der neuen Messung von der publizierten. Eine neue Analyse der alten Daten zeigt, dass diese Diskrepanz nicht in den Daten selbst liegt. Es wird weiterhin gezeigt, dass Annahmen über die simulierten Ereignisdaten, welche für die Analyse der alten Daten verwendet wurden, falsch waren. Der Effekt ist eine um bis zu 3% falsche Messung. Nach einer Korrektur dieses Effektes stimmen die alte und die neue Messung unter Berücksichtigung ihrer Unsicherheiten miteinander überein. / The H1 detector at the HERA collider is a complex device to study the interactions of electrons and protons at a centre of mass energy of 320 GeV. One of the main goals is to determine the sub structure of the proton with the best possible precision by measuring the inclusive Deep Inelastic Scattering cross section as a function of the kinematic variables Q2 and x. This work presents a new measurement of the inclusive Deep Inelastic $ep$ Scattering cross section using the data taken with the H1 experiment in the year 2000. The measurement is restricted to the region of low and intermediate inelasticities y. In this domain the reduced cross section is mostly identical to the proton structure function F2. About one order of magnitude in the photon virtuality, 10 < Q2 < 180 GeV2, and three orders of magnitude in the Bjorken scaling variable, 0.00013 < x < 0.15, are covered. The accuracy in this range is limited by systematic uncertainties. Compared to the published results using the data from the years 1996/97, these uncertainties are reduced by a significant amount and a self consistent measurement is presented. The errors of the new measurement are typically in the range of 1.3 - 2.0%, which means a 30% improvement over the previously published results. None of the considered systematic error sources dominates the total uncertainty in the bulk of the measurement. An unexpected but nevertheless very important result is the observed discrepancy of the measurement to the previously published H1 results. A new analysis of the older data shows, that the data sets themselves are not responsible for this. It is also found, that assumptions made for the simulated event sample were wrong and therefore the published cross section measurement is biased by up to 3%. An approximate correction of the published data leads to a reasonable agreement of the old and the new measurement within their respective uncertainties.

Ohne ein Standard Modell Higgs werden Wechselwirkungen zwischen Eichbosonen stark bei hohen Energien. Jeder tri- und quadrilinare Eichboson-Vertex ist charakterisiert durch einen Satz von Kopplungen der schon bei niedrigeren Energien als der Skala für neue Physik von seiner Standardmodell- Erwartung abweichen sollte. Die genaue Messung der Eichbosonkopplungen gewährt daher Einblicke in den Mechanismus der elektroschwachen Symmetriebrechung und anomale Werte signalisieren neue Physik. Die Sensitivität der Messung der geladenen Eichboson Kopplungen an einem Photoncollider mit TESLA Parametern wurde studiert. Die betrachteten Prozesse sind ein- und zwei-W-Boson Produktion in Elektron-Photon und Photon-Photon Kollisionen bei einer Elektron-Elektron Energie von 500 GeV. Signal und Untergrund Ereignisse wurden im hadronischen Zerfallskanal analysiert und ein Satz von konsekutiven Schnitten wurde angewandt, die eine gute Effizienz und Reinheit des Signals ergaben. Die selektierten Ereignisse wurden durch kinematische Variablen beschrieben, die sensitiv sind auf anomale Kopplungen. Eine neue Methode wurde angewandt, um dies Winkelverteilungen in Anwesenheit von anomalen Kopplungen zu fitten. Dazu wurden die differentiellen Wirkungsquerschnitte in bis zu quadratischen Thermen in den Kopplungen entwickelt. Im Fit wurde diese Funktion benutzt, um die mehrdimensional gebinnten Verteilungen abhängig von den anomalen Kopplungen zu rewichten. Dabei wurde auch die Unsicherheit in der Normalisierung berücksichtigt. Außerdem wurden einige Quellen systematischer Fehler, z.B. durch die Strahlenergie, die W-Boson Masse und die Polarisationsmessung untersucht. Die erwarteten Fehler auf die Eichkopplungen bei einem Photon-Collider sind ca. zwei Größenordnungen kleiner als bei LEP und am Tevatron, so dass ein sehr präziser Test von Physik jenseits des Standardmodells möglich wird. Die Optimierung der Vorwärtsregion der Detektors reduziert den nieder- energetischen Untergrund auf ein tolerierbares Maß. Dies schafft die nötige saubere Umgebung für eine präzise Messung der Eichkopplungen. / In absence of the Standard Model (SM) Higgs boson the interaction among the gauge bosons becomes strong at high energies and influences the couplings between them. Each trilinear and quartic gauge boson vertex is characterised by a set of couplings which are expected to deviate from their SM values already at energies lower than the energy scale of the New Physics (NP). The precise measurement of gauge boson couplings can provide clues to the mechanism of the electroweak symmetry breaking and their anomalous values can be a sign of a NP effect beyond the SM. The sensitivity estimation of the measurement of charged trilinear gauge couplings (TGCs) at the Photon Collider based on TESLA parameters has been studied. The considered interactions are the single and double W boson production in electron-photon and photon-photon collisions (signals) at electron-electron centre-of-mass energy of 500 GeV. Signal and background events in the hadronic decay mode overlayed with the pileup, are simulated and analysed and a set of consecutive cuts is applied resulting in good signal efficiencies. The selected events are described with kinematical variables sensitive to TGCs. A new method has been applied to fit event angular distributions in the presence of anomalous TGCs expanding the dependence of the differential cross-section up to quadratic term in the TGCs. In the fit this expression is used to reweight the SM multi-dimensional binned distributions dependent on TGCs where also the uncertainty on the total normalisation is taken into account. Some sources of systematic errors are considered, as the beam energy, the W boson mass and the polarisation measurement. The estimated precisions of the TGC measurements at a photon collider are about one to two orders of magnitude higher than at LEP and Tevatron providing a measurement highly sensitive to the physics beyond the Standard Model. The optimisation of the forward region of the detector brings the amount of the low-energy background to the manageable level providing a clean environment for the TGC measurements at a photon collider with estimated precisions.

AMANDA-II ist ein Neutrino-Teleskop, das sich im Eis des Suedpols befindet. Es wurde optimiert um Spuren von hochenergetischen Myonen, die in Neutrino-Wechselwirkungen entstanden sind, anhand ihrer Emission von Cerenkov-Licht zu detektieren. In dieser Arbeit analysieren wir die Daten, die in 1001 Tagen effektiver Detektorlaufzeit in den Jahren 2000 bis 2004 gesammelt worden sind, um ein Signal von einer Neutrino-Punktquelle zu finden. Ein derartiges Signal wird von kosmischen Objekten erwartet, die Hadronen zu sehr hohen Energien beschleunigen, welche daraufhin mit Photonen und Protonen in der Umgebung des Objekts wechselwirken. Die wichtigste Signatur um ein Myon aus einer Neutrino-Wechselwirkung zu identifizieren ist eine nach oben laufende Spur. Ein Datensatz mit 4282 aufwaertslaufenden Ereignissen wurde aus den ca. 10 Milliarden im Zeitraum dieser Analyse registrierten Ereignissen extrahiert. Diese Zahl ist konsistent mit der erwarteten Anzahl atmosphaerischer Neutrinos. In der Suche nach Punktquellen wird nach einem lokalen Ereignissueberschuss in diesem Datensatz gesucht. Zuerst wird ein Katalog von Quellkandidaten untersucht. Danach wird eine Rastersuche nach unbekannten Quellen auf dem ganzen noerdlichen Himmel durchgefuehrt. Darueberhinaus werden Methoden entwickelt um die Chancen einer Detektion von Quellen zu erhoehen von denen vermutet wird, dass ihre Neutrinoemission hochvariabel ist. Kein signifikanter lokaler Ereignissueberschuss wurde im analysierten Datensatz gefunden. Deswegen berechnen wir obere Grenzen fuer Neutrinofluesse, die mit dieser Beobachtung vertraeglich sind. Die mittlere obere Flussgrenze fuer ein Neutrinospektrum dPhi/dE proportional zu E^-2, die mit dieser Analyse erreicht wird, ist E^2 dPhi/dE = 1.0^-7 GeV cm^-2 s^-1 fuer den aufaddierten Fluss von nu_mu + nu_tau unter der Annahme eines Flavor-Verhaeltnisses von 1:1. Dies entspricht der momentan niedrigsten Flussgrenze fuer Neutrinofluesse von Punktquellen. / AMANDA-II is a neutrino telescope located in the glacial ice at the South Pole. It is optimized to detect neutrino induced muon tracks with energies larger than 100 GeV by their Cerenkov light emission. We analyzed the data collected in 1001 effective days of detector operation between the years 2000 and 2004 for a signal from point-like sources of neutrinos. Such a signal is expected from cosmic objects that accelerate hadrons to very high energies, which subsequently interact with ambient protons or photons. The dominant event class recorded in AMANDA-II are muons produced in the interactions of cosmic rays in the atmosphere. Due to their energy loss, the muons cannot penetrate the Earth and have down-going directions. The main signature to identify a neutrino induced event is therefore its up-going direction. A sample of 4282 up-going events is extracted from the 10 billion events triggered in the period selected for this analysis. The search for point sources is accomplished on this data sample by looking for a localized excess over the isotropic background of atmospheric neutrinos. The procedure is applied for the directions of candidate sources, like Active Galactic Nuclei, Supernova remnants and X-ray binaries. In a second step, the full northern sky is scanned for unknown sources. Further, we investigate methods to enhance the detection chance for sources which are suspected to be highly variable neutrino emitters. No localized excess has been found in the analyzed dataset. Therefore, we calculate upper limits on the neutrino fluxes which are compatible with this observation. The average upper limit achieved for a combined nu_mu + nu_tau flux with a spectrum of dPhi/dE proportional to E^-2 is E^2 dPhi/dE = 1.0 10^-7 GeV cm^-2 s^-1 assuming a flavor ratio of 1:1. It represents the most stringent upper limit on neutrino fluxes from point-like sources reported so far.

In dieser Arbeit untersuchen wir Quanten-Aspekte des Green-Schwarz Superstrings in verschiedenen AdS-Hintergründen, die für die AdS/CFT Korrespondenz von Bedeutung sind, und geben einige Beispiele für perturbative Rechnungen in den entsprechenden integrablen Sigma-Modellen. Wir beginnen mit einer detaillierten Darstellung der Konstruktion der Wirkung des Typ-IIB-Superstrings auf dem AdS5 x S5-Hintergrund, die durch eine Supercoset-Sigma-Modell definiert wird, und zeigen die Grenzen dieser Herangehensweise für Hintergründe auf, die in niedrig-dimensionalen Beispielen der Eich/Gravitations-Dualität von Interesse sind. Daraufhin betrachten wir die Entwicklung um das BMN-Vakuum und die S-Matrix für die Streuung von Weltflächen-Anregungen. Um ihre Elemente effizient auszuwerten, entwickeln wir eine auf Unitarität basierende Methode für allgemeine massive, zweidimensionale Feldtheorien. Weiterhin betrachten wir den AdS-Lichtkegel eichfixierten String in AdS4 x CP3 in einer Entwicklung um das "null-cusp"-Vakuum. Die freie Energie dieses Modells hängt zusammen mit der anomalen Cusp-Dimension der Eichtheorie. Wir berechnen Korrekturen zur Zustandssumme des Superstring-Modells und leiten somit die anomale Cusp-Dimension der ABJM-Theorie bei starker Kopplung bis zur Zweischleifen-Ordnung her. Schlie\sslich berechnen wir auf Einschleifen-Ebene die Dispersionsrelation von Anregungen um das GKP-Vakuum. Unsere erfolgreiche Anwendung von auf Unitarität basierenden Cut-Techniken auf verschiedene Beispiele stützt die Vermutung, dass die S-Matrizen zweidimensionaler, integrabler Feldtheorien cut-konstruierbar sind. Weiterhin liefern unsere Ergebnisse wertvolle Daten, die die Konsistenz der String-Wirkung auf Quanten-Niveau belegen und stellen nicht-triviale stringente Tests der Quanten-Integrabilität der untersuchten Modelle dar. / In this thesis we investigate quantum aspects of the Green-Schwarz superstring in various AdS backgrounds relevant for the AdS/CFT correspondence, providing several examples of perturbative computations in the corresponding integrable sigma-models. We start by reviewing in details the construction of the type IIB superstring action in AdS5 x S5 background defined as a supercoset sigma model, pointing out the limits of this procedure for backgrounds interesting in lower-dimensional examples of the gauge/gravity duality. We then consider the expansion about the BMN vacuum and the S-matrix for the scattering of worldsheet excitations. To evaluate its elements efficiently we develop a unitarity-based method for general massive two-dimensional field theories. We also analyze the AdS light-cone gauge fixed string in AdS4 x CP3 expanded around a “null cusp” vacuum. The free energy of this model is related to the cusp anomalous dimension of the gauge theory and, indirectly, to a non-trivial effective coupling entering all integrability-based calculations in AdS4/CFT3. We calculate corrections to the superstring partition function of the model, thus deriving the cusp anomalous dimension of ABJM theory at strong coupling up to two-loop order and giving support to a recent conjecture. Finally, we calculate at one-loop the dispersion relation of excitations about the GKP vacuum. Our successful application of unitarity-cut techniques on several examples supports the conjecture that S-matrices of two-dimensional integrable field theories are cut-constructible. Furthermore, our results provide valuable data in support of the quantum consistency of the string actions and furnish non-trivial stringent tests for the quantum integrability of the analyzed models.

Heterogene Katalyse ist eine Schlüsseltechnologie der chemischen Industrie. Ceroxid wird für eine Reihe von katalytischen Reaktionen verwendet. Wegen seiner hervorragenden Eignung als Sauerstoffspeicher sind dies vor allem Oxidationsreaktionen. Studien zeigen, dass Ceroxid unter anderem als Substrat für Vanadiumoxid und Goldnanopartikel im Vergleich zu anderen Substraten zu einer erhöhten Aktivität führt. Diese Systeme wurden zur Untersuchung mittels oberflächenphysikalischer Messmethoden (LEED, STM, PES, IRAS) erfolgreich als Modellkatalysator nachgebildet. Dafür wurde ein zuverlässiges Rezept zur Präparation von CeO2(111)-Filmen auf Ru(0001) und CeOx-Nanopartikel auf einlagigen kristallinen Siliziumoxidfilmen auf Mo(112) entwickelt. Durch PES-, STM- und IRAS-Messungen wurden diese strukturell und elektronisch charakterisiert. In einer vergleichenden Untersuchung konnte festgestellt werden, dass Gold auf den Ceroxidnanopartikeln eine viel stärkere Wechselwirkung mit dem Ceroxidsubstrat zeigt als auf dem Ceroxidfilm. Gold bedeckt die Ceroxidnanopartikel; die teilweise geladene Au delta+-Spezies stabilisieren. Durch kombinierte STM, PES und IRAS–Messungen, zusammen mit DFT-Rechnungen der Arbeitsgruppe von J. Sauer an der Humboldt-Universität zu Berlin, konnte die Struktur sogenannter Vanadiumoxid – „monolayer“ – Katalysatoren entschlüsselt und die Nuklearität der Vanadiumoxidspezies an der Oberfläche den Streckschwingfrequenzen der Vanadylgruppen zugeordnet werden. Es wurde gezeigt, dass die bei geringer Bedeckung beobachteten Vanadiummonomere aus vanadylterminierten VO4-Tetraedern bestehen, die sich je nach Bedeckung und Temperatur vor allem zu Trimeren und Heptameren zusammenschließen. Die Vanadiumatome dieser Vanadiumspezies werden dabei durch den CeO2(111)-Film im Oxidationszustand 5+ bei gleichzeitiger Reduktion von Ce-Ionen der CeO2(111)-Oberfläche von 4+ auf 3+ in O2-Umgebung und unter UHV-Bedingungen stabilisiert. / Heterogenous catalysis is a key technology in chemical industry. Cerium oxide is used for a number of catalytic reactions. Due to its good oxygen-storage capabilities, it is mostly used in oxidation reactions. In comparison to other materials cerium oxide, as a support for gold and vanadium oxide, shows the highest activity. These systems were successfully prepared as model catalysts for investigation with surface science techniques (LEED, STM, PES, IRAS). Therefore a reliable recipe was developed for the preparation of CeO2(111) thin films on Ru(0001) and CeOx nanoparticles on monolayer crystalline silicon oxide films on Mo(112). These substrates were characterized using PES, STM, and IRAS measurements. In a comparative study, gold deposited on cerium oxide nanoparticles was shown to exhibit a much stronger interaction than on cerium oxide thin films. On cerium oxide nanoparticles, the gold preferentially binds to the nanoparticle surfaces and stabilizes partially-charged Au delta+-species. By means of combined STM, PES und IRAS measurements, together with DFT calculations by the research group of J. Sauer from the Humboldt-Universität zu Berlin, the atomic structure of the so-called vanadium oxide – “monolayer“ – catalyst has been resolved. A direct relationship between the nuclearity of vanadium oxide species on the surface and the vanadyl frequency was then established. It was shown, that the vanadium oxide monomers (observed at low coverages) consist of vanadyl-terminated VO4 tetrahedra. The monomers were observed to aglomerate mostly to trimers and heptamers by coverage or temperature increase. The vanadium atoms in these species are stabilized in the oxidation state 5+ by the simultaneous reduction of cerium ions in the cerium oxide substrate from the oxidation state +4 to +3, both in oxygen atmosphere and under UHV conditions.

In dieser Dissertation wird eine Messung von Beauty-Produktion im Bereich der Photoproduktion in ep Kollisionen am HERA-Speicherring. Die Auflösung des ZEUS Silizium-Mikrovertex-Detektor (MVD) ermöglicht Präzisions-Messungen mit denen sich neue Methoden zur Identifikation der Beauty-Quark entwickeln lassen. Zwei Ziele werden in dieser Arbeit verfolgt: erstens die Entwicklung eines zuverlässigen Verfahrens (Sekundärvertex-Tagging-Methode) zur Identifikation von Jets die aus b-Quarks stammen unter Ausnutzung der MVD-Information und Eigenschaften der Beauty-Quarks, und zweitens die Bestätigung der Anwendbarkeit dieser Methode. Beide Ziele wurden erreicht. Die Messung verwendet einen vom ZEUS-Detektor aufgenommenen Datensatz. Der Anteil der Ereignisse die Beauty-Quarks enthalten wurde mit Hilfe der charakteristischen Verteilung der Zerfallslänge und der invarianten Masse der Zerfallsvertex bestimmt. Dies ist die erste solche Analyse in ZEUS. Totale und differentielle Wirkungsquerschnitte als Funktion des Tranversalimpulses und der Pseudorapidität der Jets wurden gemessen. Weiterhin wurden die Ergebnisse extrapoliert um eine Messung auf b-Quark-Niveau zu erhalten. Alle Ergebnisse werden mit der vorher publizierten Messung verglichen als auch die theoretischen Vorhersagen. Aufgrund der vielversprechenden Ergebnisse dieser ersten Analyse und der mittlerweile erzielten Verbesserungen der Ereignis-Rekonstruktion, wurde eine zweite präzisere Messung möglich.Die noch laufende Analyse profitiert von grösserer Statistik sowie einer verbesserten Kalibrierung des Detektors und hinzugewonnenen Kenntnisse über Spur- und Vertexrekonstruktionsverfahren. Es sind zwar noch weitere Verbesserungen möglich,jedoch ist die bisher erreichte höhere Präzision bereits aus den im zweiten Teil dieser Arbeit vorgestellten vorläufigen Ergebnissen ersichtlich. Zudem konnten die Messungen dank erhöhter Statistik und höherer Effizienz auch auf grössere Transversalimpulse Werte ausgedehnt werden. / This thesis presents a measurement of beauty photoproduction (PHP) in ep interactions at the HERA collider. The implementation of the silicon Micro Vertex Detector (MVD)in 2000/2001, provides high precision measurements that allow new identification techniques of the beauty quarks. Two goals are followed in this thesis: first the development of a reliable algorithm (secondary vertex b-tagging) to identify jets originating from b quarks by exploiting exclusively the full MVD potential and the properties of the b quark, and second the determination of its performance by obtaining first measurements of inclusive beauty dijet PHP. The main result presented here is based on the 2004 data set. The fraction of b-events is extracted using the characteristic distributions of reconstructed decay length and invariant mass of the secondary vertex, keeping the analysis inclusive. This is the first such measurement in ZEUS. Total and differential cross sections as a function of transverse momentum and pseudorapidity of the b-jet are measured. The obtained results are compared with a previous published measurement carried out using a completely independent method. Furthermore, the results were extrapolated to obtain a measurement at the b-quark level. This measurement is compared with all previous ZEUS and H1 results as well as with theoretical predictions. Good agreement is found within errors. Motivated by these results a more precise measurement became possible. The new analysis, still ongoing, is based on the 2005 data set and profits of higher statistics as well as of an improved detector alignment and calibration and a better understanding of the tracking/vertexing procedures. The higher precision achieved so far can be already seen in the first preliminary results presented in the second part of this work. Moreover the measurement could be extended to larger values of the transverse momentum, not reached before by other analyses.

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Die Struktur des Knochenmaterials wird während des gesamten Lebens durch dynamische Prozessen verändert. Diese sind der Umbauprozess, bei dem existierendes Material entfernt und durch neues, vorerst weiches ersetzt wird. In dieses weiche Material wird im sog. Mineralisierungsprozess Mineral eingelagert und somit die Steifigkeit erhöht. Diese zwei Prozesse führen zu einem heterogenen Knochenmaterial. Das komplexe Zusammenspiel kann durch Knochenkrankheiten beeinflusst werden und zu einem mechanischen Versagen des Materials führen. Wie viel Einfluss dabei allein dem Umbauprozess und dem Mineralisierungsprozess zuzuschreiben sind, konnte bislang nicht geklärt werden. An diese Fragestellungen wird in der vorliegenden Dissertation mit physikalischen und numerischen Methoden herangegangen. Das heterogene Material ist das Ergebnis des Mineralisierungs- und Umbauprozesses und wird abkürzend BMDD (für bone mineralization density distribution) genannt, die für alle gesunden Menschen gleich ist und bei Knochenkrankheiten davon abweicht. Mittels Modellierung wird eine Störung in der Mineralisierung simuliert, die zu Verschiebungen in der BMDD führt. Diese Verschiebungen können verglichen werden mit einem veränderten Umbauprozess. Der unterschiedliche Einfluss der beiden Prozesse liegt im zeitlichen Verlauf. Die Mineralisierungskinetik im Knochen konnte durch die neuartige Auswertung von 3D in vivo micro-CT-Bildern von Mäusen erstmals quantifiziert werden. Die Auswertung bestätigte, die schnellere Mineralisierung im neugeformten und die langsamere in bereits vorhandenem Knochen. Wie der Umbauprozess im kompakten Knochen gesteuert sein kann, wurde mittels Anordnungsmechanismen der Osteone beschrieben. Für einen solchen Knochenbaustein war es verboten innerhalb einer definierten Zone eines anderen Bausteins gebildet zu werden. Diese Zone ließ sich am besten durch einen normalverteilten Radius, mit einer dazugehörigen Variabilität beschreiben. / The structure of the bone material is continuously changed during the life by dynamic processes. These are the remodeling process during which the existing material is replaced by new, initially soft material. In this soft material mineral is incorporated during the so called mineralization process, thus increasing the stiffness. These two processes lead to a heterogeneous bone material. Their interplay can be perturbed by bone diseases, which can lead to material failure. It remains unclear to which degree each of these two processes contributes during diseases. Yet, while the remodeling process is known to be mechanically controlled, it is unclear how mechanical stimuli affect the mineralization process. The heterogeneous mineral distribution in trabecular bone is the result of the complex interplay between the mineralization and the remodeling process and is called bone mineralization density distribution (BMDD). The BMDD is similar for all healthy adult humans. A deviation from this healthy distribution is indicative of bone diseases. With a mathematical model the influence of changed mineralization kinetics on the BMDD is investigated and compared to a remodeling change. The different influences lie in the time development. With a novel 3D analysis of in vivo micro-CT of the vertebra in a mouse tail the mineralization kinetics could be quantified for the first time. It could be e.g. shown that the bone is demineralized before it is completely resorbed. An algorithm was developed to understand how the remodeling process can be regulated. The arrangement of the building blocks could be described when such a block could only be placed within a defined zone of another building block. This zone could be best quantified when its radius was normally distributed with a corresponding standard deviation.