MC@NLO for Heavy Flavour Photoproduction at HERA

A Monte Carlo at next-to-leading order (MC@NLO) has been constructed for the production of heavy quark flavours in photoproduction. As such, it is the first Monte Carlo event generator with next-to-leading order (NLO) accuracy for a process in lepton hadron scattering. In order to construct such an MC@NLO, the matrix element for the process has to be calculated at NLO and then be matched with a parton shower. When doing this, it is important that none of the parton configurations produced are doubly counted. In this thesis, the concept of a Monte Carlo event generator will be explained, with emphasis on the HERWIG parton shower. Also, different techniques of calculating matrix elements at NLO accuracy will be explained. It will then be shown how the NLO calculation can be matched with the HERWIG parton shower in an MC@NLO without double counting, producing unweighted events at NLO-accuracy. Many comparisons are made between the MC@NLO here constructed, the HERWIG Monte Carlo and the FMNR NLO calculation. Also many comparisons are made to HERA data from the H1 and ZEUS experiments. It is shown that all HERA data with heavy quarks produced in photoproduction can be described by the MC@NLO program constructed in this thesis. Kurzfassung Es wurde ein Monte-Carlo-Ereignisgenerator in nächstführender Ordnung (MC@NLO) für die Photoproduktion schwerer Quarks erstellt. Als solches ist es der erste Ereignisgenerator für Lepton-Hadron-Streuung in nächstführender Ordnung (next-to-leading order, NLO). Für die Konstruktion eines MC@NLO muss das Matrixelement für die entsprechenden Prozesse zur NLO berechnet werden und mit Partonschauer in Übereinstimmung gebracht werden. Dabei muss darauf geachtet werden, dass keine Partonkonfiguration doppelt gezählt wird. In dieser Arbeit wird das Konzept eines MC@NLO dargestellt, wobei der Schwerpunkt auf dem Partonschauer des Ereignisgenerators HERWIG liegt. Verschiedene Techniken für die Berechnung von Matrixelementen in nächstührender Ordnung werden erklärt. Daraufhin wird gezeigt, wie die NLO-Berechnungen mit dem Partonschauer aus HERWIG in übereinstimmung gebracht werden können, ohne dass Partonkonfigurationen doppelt gezählt werden. Daraus resultieren ungewichtete Ereignisse mit NLO-Präzision. Vergleiche zwischen dem in dieser Arbeit konstruierten MC@NLO, dem Ereignisgenerator HERWIG und der NLO Berechnung FMNR werden präsentiert. Ein Vergleich mit Schwerquarkdaten der HERA-Experimente H1 und ZEUS zeigt, dass dieser MC@NLO die Messungen in Photoproduktion beschreiben kann.