In zukünftigen kerntechnischen Anlagen können die Materialien Blei und Bismut eine größere Rolle spielen als heute. Für die Planung dieser Anlagen werden verlässliche Wirkungsquerschnittsdaten benötigt. Insbesondere der Neutronentransport in einem Blei-Spallationstarget eines beschleunigergetriebenen unterkritischen Reaktors hängt stark von den inelastischen Streuquerschnitten im Energiebereich von 0,5 MeV bis 6 MeV ab. In den vergangenen 20 Jahren wurden elastische und inelastische Neutronenstreuquerschnitte mit hoher Präzision für eine Vielzahl von Elementen am PTB-Flugzeitspektrometer gemessen. Zur Erzeugung der Neutronen wurde hauptsächlich die D(d,n)-Reaktion genutzt. Aufgrund des Q-Wertes der Reaktion und der verfügbaren Deuteronenenergien können Neutronen im Energiebereich von 6 MeV bis 16 MeV erzeugt werden. Die Messung von Wirkungsquerschnitten bei niedrigeren Energien erfordert somit die Verwendung einer anderen neutronenerzeugenden Reaktion. Hierfür wurde die 15N(p,n)15O-Reaktion ausgewählt, da sie die Erzeugung monoenergetischer Neutronen bis zu einer Energie von 5,7 MeV erlaubt. In dieser Arbeit wird die 15N(p,n)-Reaktion auf ihre Eignung als Quelle monoenergetischer Neutronen in Streuexperimenten untersucht. Die Untersuchung der Reaktion beinhaltet die Messung von differentiellen Wirkungsquerschnitten für ausgewählte Energien und die Auswahl von optimalen Targetbedingungen. Differentielle elastische und inelastische Neutronenstreuquerschnitte wurden unter Anwendung der Flugzeitmethode für Blei bei vier Energien zwischen 2 MeV und 4 MeV gemessen. Eine Bleiprobe mit natürlicher Isotopenzusammensetzung wurde verwendet. Für den Nachweis der gestreuten Neutronen wurden NE213 Flüssigszintillatoren verwendet, deren Nachweiswahrscheinlichkeit gut bekannt ist. Winkelintegrierte Wirkungsquerschnitte wurden mit einem Legendre-Polynomfit unter Verwendung der Methode der kleinsten Quadrate bestimmt. Zusätzlich erfolgten Messungen für die isotopenreinen Streuproben 209Bi und 181Ta bei 4 MeV Neutronenenergie. Die Ergebnisse werden mit denen früherer Experimente und aktuellen Evaluationen verglichen. / In future nuclear facilities, the materials lead and bismuth can play a more important role than in today’s nuclear reactors. Reliable cross section data are required for the design of those facilities. In particular the neutron transport in the lead spallation target of an Accelerator-Driven Subcritical Reactor strongly depends on the inelastic neutron scattering cross sections in the energy region from 0.5MeV to 6 MeV. In the recent 20 years, elastic and inelastic neutron scattering cross sections were measured with high precision for a variety of elements at the PTB time-of-flight spectrometer. The D(d,n) reaction was primarily used for the production of neutrons. Because of the Q value of the reaction and the available deuteron energies, neutrons in the energy range from 6MeV to 16MeV can be produced. For the cross section measurement at lower energies, however, another neutron producing reaction is required. The 15N(p,n)15O reaction was chosen, as it allows the production of monoenergetic neutrons with up to 5.7MeV energy. In this work, the 15N(p,n) reaction was studied with focus on the suitability as a source for monoenergetic neutrons in scattering experiments. This includes the measurement of differential cross sections for the neutron producing reaction and the choice of optimum target conditions. Differential elastic and inelastic neutron scattering cross sections were measured for lead at four energies in the region from 2MeV to 4MeV incident neutron energy using the time-offlight technique. A lead sample with natural isotopic composition was used. NE213 liquid scintillation detectors with well-known detection efficiencies were used for the detection of the scattered neutrons. Angle-integrated cross sections were determined by a Legendre polynomial expansion using least-squares methods. Additionally, measurements were carried out for isotopically pure 209Bi and 181Ta samples at 4MeV incident neutron energy. Results are compared with other measurements and recent evaluations.

In zukünftigen kerntechnischen Anlagen können die Materialien Blei und Bismut eine größere Rolle spielen als heute. Für die Planung dieser Anlagen werden verlässliche Wirkungsquerschnittsdaten benötigt. Insbesondere der Neutronentransport in einem Blei-Spallationstarget eines beschleunigergetriebenen unterkritischen Reaktors hängt stark von den inelastischen Streuquerschnitten im Energiebereich von 0,5 MeV bis 6 MeV ab. In den vergangenen 20 Jahren wurden elastische und inelastische Neutronenstreuquerschnitte mit hoher Präzision für eine Vielzahl von Elementen am PTB-Flugzeitspektrometer gemessen. Zur Erzeugung der Neutronen wurde hauptsächlich die D(d,n)-Reaktion genutzt. Aufgrund des Q-Wertes der Reaktion und der verfügbaren Deuteronenenergien können Neutronen im Energiebereich von 6 MeV bis 16 MeV erzeugt werden. Die Messung von Wirkungsquerschnitten bei niedrigeren Energien erfordert somit die Verwendung einer anderen neutronenerzeugenden Reaktion. Hierfür wurde die 15N(p,n)15O-Reaktion ausgewählt, da sie die Erzeugung monoenergetischer Neutronen bis zu einer Energie von 5,7 MeV erlaubt. In dieser Arbeit wird die 15N(p,n)-Reaktion auf ihre Eignung als Quelle monoenergetischer Neutronen in Streuexperimenten untersucht. Die Untersuchung der Reaktion beinhaltet die Messung von differentiellen Wirkungsquerschnitten für ausgewählte Energien und die Auswahl von optimalen Targetbedingungen. Differentielle elastische und inelastische Neutronenstreuquerschnitte wurden unter Anwendung der Flugzeitmethode für Blei bei vier Energien zwischen 2 MeV und 4 MeV gemessen. Eine Bleiprobe mit natürlicher Isotopenzusammensetzung wurde verwendet. Für den Nachweis der gestreuten Neutronen wurden NE213 Flüssigszintillatoren verwendet, deren Nachweiswahrscheinlichkeit gut bekannt ist. Winkelintegrierte Wirkungsquerschnitte wurden mit einem Legendre-Polynomfit unter Verwendung der Methode der kleinsten Quadrate bestimmt. Zusätzlich erfolgten Messungen für die isotopenreinen Streuproben 209Bi und 181Ta bei 4 MeV Neutronenenergie. Die Ergebnisse werden mit denen früherer Experimente und aktuellen Evaluationen verglichen. / In future nuclear facilities, the materials lead and bismuth can play a more important role than in today’s nuclear reactors. Reliable cross section data are required for the design of those facilities. In particular the neutron transport in the lead spallation target of an Accelerator-Driven Subcritical Reactor strongly depends on the inelastic neutron scattering cross sections in the energy region from 0.5MeV to 6 MeV. In the recent 20 years, elastic and inelastic neutron scattering cross sections were measured with high precision for a variety of elements at the PTB time-of-flight spectrometer. The D(d,n) reaction was primarily used for the production of neutrons. Because of the Q value of the reaction and the available deuteron energies, neutrons in the energy range from 6MeV to 16MeV can be produced. For the cross section measurement at lower energies, however, another neutron producing reaction is required. The 15N(p,n)15O reaction was chosen, as it allows the production of monoenergetic neutrons with up to 5.7MeV energy. In this work, the 15N(p,n) reaction was studied with focus on the suitability as a source for monoenergetic neutrons in scattering experiments. This includes the measurement of differential cross sections for the neutron producing reaction and the choice of optimum target conditions. Differential elastic and inelastic neutron scattering cross sections were measured for lead at four energies in the region from 2MeV to 4MeV incident neutron energy using the time-offlight technique. A lead sample with natural isotopic composition was used. NE213 liquid scintillation detectors with well-known detection efficiencies were used for the detection of the scattered neutrons. Angle-integrated cross sections were determined by a Legendre polynomial expansion using least-squares methods. Additionally, measurements were carried out for isotopically pure 209Bi and 181Ta samples at 4MeV incident neutron energy. Results are compared with other measurements and recent evaluations.

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.

Strahlungskorrekturen zur Hadronproduktion bei niedrigen Energien, wie man sie an den e+e- -Beschleunigern DAFNE und VEPP-2M misst, werden untersucht. Ziel dieser Arbeit ist es, die von QED--Korrekturen befreiten hadronischen Wirkungsquerschnitte aus den hadronischen Daten mit einer Praezision auf Promille-Niveau zu extrahieren. Hadronische Praezisionsdaten werden benoetigt, um den theoretischen Fehler zur laufenden Feinstrukturkonstanten alpha(s) und zum anomalen magnetischen Moment des Myons a(mu) zu senken und sie stellen daher einen Schluessel zur moeglichen Entdeckung ``neuer Physik'' dar. Insbesondere die Paarproduktion geladener Pionen e+e- -> pi+ pi- unterhalb einer Energie von 1 GeV ist von grosser Wichtigkeit. Zu diesem Prozess werden die vollstaendigen O(alpha)-QED-Korrekturen zum Anfangszustand, Endzustand sowie die Interferenzkorrekturen berechnet. Analytische Formeln zu den virtuellen und reellen photonischen Korrekturen werden angegeben. Der totale Wirkungsquerschnitt sigma, die Pion-Winkelverteilung dsigma/dcos(theta) und die Invariantemasseverteilung des Pionpaars dsigma/ds' werden fuer den Fall realistischer kinematischer Schnitte untersucht. Es wird gezeigt, dass zusaetzlich zu den vollstaendigen O(alpha)-Korrekturen zusaetzlich die photonischen Anfangszustandskorrekturen der Ordnung O(alpha^2) und fuehrende Photonbeitraege der Ordnung O(alpha^3) sowie Beitraege zur e+ e- -Paarabstrahlung vom Anfangszustand beruecksichtigt werden muessen wenn mindestens eine Genauigkeit auf Prozent-Niveau verlangt wird. Fuer die Datenanalyse wird der Schwerpunkt auf eine inklusive Behandlung aller Photonen gelegt. Die Messung sowohl des totalen Wirkungsquerschnitts als auch der pi+ pi- Invariantemasseverteilung betreffend wird der theoretische Fehler dieser Behandlung der Strahlungskorrekturen mit 2 Promille abgeschaetzt. Ausserdem wird die Modellunsicherheit als Folge der Pion-Substruktur diskutiert. Um den Formfaktor mit der gewuenschten Praezision aus den experimentellen Daten extrahieren zu koennen, wurde ein auf diese Fragestellung zugeschnittenes Fortran-Programm geschrieben, welches die Beruecksichtigung realistischer kinematischer Schnitte erlaubt. Insgesamt erfuellt die Genauigkeit der theoretischen Vorhersagen die Erfordernisse der Niedrigenergie- e+ e- -Experimente wie diejenigen bei DAFNE oder VEPP-2M. / Radiative corrections to low energy hadron production as measured at the e+ e- colliders DAFNE and VEPP-2M are investigated. The goal of this work is to provide the theoretical condition for extracting hadronic cross sections undressed from QED corrections from the measured data with a precision of per mill level. High precision hadronic data are required to reduce the theoretical error of the running fine structure constant alpha(s) and the muon anomalous magnetic moment a(mu) and therefore represent a key to a possible discovery of ``new physics''. Especially the channel of charged pion pair production e+e- -> pi+ pi- below 1 GeV appears to be of great importance. To this process the complete O(alpha) QED initial state, final state and initial-final state interference corrections are calculated. Analytic formulae are given for the virtual and for the real photon corrections. The total cross section sigma, the pion angular distribution dsigma/dcos(theta) and the pi+ pi- invariant mass distribution dsigma/ds' are investigated in the regime of experimentally realistic kinematical cuts. It is shown that in addition to the full O(alpha) corrections also the O(alpha^2) and leading log O(alpha^3) photonic corrections as well as the contributions from IS e+ e- pair production have to be taken into account if at least per cent accuracy is required. For the data analysis I focus on an inclusive treatment of all photons. The theoretical error concerning this treatment of radiative corrections is then estimated to be 2 per mill for both the measurement of the total cross section and the pi+ pi- invariant mass distribution. In addition the model uncertainty due to the pion substructure is discussed. To be able to extract the pion form factor from the experimental data with the desired accuracy a dedicated Fortran program was written which allows to take into account experimentally realistic kinematical cuts. Altogether the precision of the theoretical prediction matches the requirements of low energy e+ e- experiments like the ones at DAFNE and VEPP-2M.

Simultaneous measurement of cross sections for pion production in pp recations at beam momenta of 805.2 MeV/c and 796.0 MeV/c with the TOF spectrometer at the COSY accelerator. / Simultane Bestimmung der Wirkungsquerschnitte von pionenproduzierenden pp-Reaktionen bei Strahlimpulsen von 805,2 MeV/c und 796,0 MeV/c mit dem TOF-Spektrometer am Beschleuniger COSY.

Simultaneous measurement of cross sections for pion production in pp recations at beam momenta of 805.2 MeV/c and 796.0 MeV/c with the TOF spectrometer at the COSY accelerator. / Simultane Bestimmung der Wirkungsquerschnitte von pionenproduzierenden pp-Reaktionen bei Strahlimpulsen von 805,2 MeV/c und 796,0 MeV/c mit dem TOF-Spektrometer am Beschleuniger COSY.