Combination of the H1 and ZEUS inclusive cross-section measurements at proton beam energies of 460 GeV and 575 GeV and tests of low Bjorken-x phenomenological models

A combination is presented of the inclusive neutral current e±p scattering cross section data collected by the H1 and ZEUS collaborations during the last months of the HERA II operation period with proton beam energies Ep of 460 and 575 GeV. The kinematic range of the cross section data covers low absolute four-momentum transfers squared, 1.5 GeV ≤ Q2 ≤ 110 GeV, small values of Bjorken-x, 2.8 ·10−5 ≤ x ≤ 1.5 ·10−2, and high inelasticity y ≤ 0.85. The combination algorithm is based on the method of least squares and takes into account correlations of the systematic uncertainties. The combined data are used in the QCD fits to extract the parton distribution functions. The phenomenological low-x dipole models are tested and parameters of the models are obtained. A good description of the data by the dipole model taking into account the evolution of the gluon distribution is observed. The longitudinal structure function FL is extracted from the combination of the currently used H1 and ZEUS reduced proton beam energy data with previously published H1 nominal proton beam energy data of 920 GeV. A precision of the obtained values of FL is improved at medium Q2 compared to the published results of the H1 collaboration. Kurzfassung Es wird eine Kombination der Messungen des inklusiven Wirkungsquerschnitts für e±p Streuung mit neutralem Strom der H1 und ZEUS Kollaborationen, basierend auf Daten in den letzten Monaten der HERA II Messperiode mit Protonstrahlenergie Ep von 460 beziehungsweise 575 GeV, präsentiert. Der kinematische Bereich der Messungen ist gegeben durch einen kleinen quadratischen Betrag des Vierimpulsübertrags Q2, 1, 5 GeV ≤ Q2 ≤ 110 GeV, kleinen Werten von Bjorken-x, 2, 8 · 10−5 ≤ x ≤ 1, 5 · 10−2 und einer hohen Inelasitzität y von y ≤ 0, 85. Der Kombinationsalgorithmus basiert auf der Methode der kleinsten Quadrate und berücksichtigt die Korrelationen der systematischen Fehler. Die kombinierten Daten werden für QCD-Fits benutzt zur Extraktion der Parton Verteilungsfunktionen. Die phänomenologischen low-x Dipolmodelle werden getestet und daraus deren Parameter bestimmt. Eine gute Beschreibung der Daten durch das Dipolmodell unter Berücksichtigung der Evolution der Gluonverteilung wird beobachtet. Die longitudinale Strukturfunktion FL wird extrahiert aus der Kombination der aktuellen H1 und ZEUS Daten mit reduzierter Protonstrahlenergie und der zuvor veröffentlichten H1 Daten mit nomineller Protonstrahlenergie von 920 GeV. Die Präzision der so gewonnenen Werte von FL ist bei mittlerem Q2 deutlich verbessert im Vergleich zu den zuvor veröffentlichten Resultaten der H1 Kollaboration.