Martin zur Nedden, HU Berlin 1Physik an Hadron-Collidern, WS 2006/2007

Kap. 1: Einführung

● Übersicht Hadron-Kollider● Hadronische Strahlen und Kollisionen● Wirkungsquerschnitte in Hadron-Kollisionen● Kinematische Variabeln

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Hadron-Hadron-Collider weltweit

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Entwicklung von Beschleunigern

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25 ns

Extrem guter Detektor und Datenselektion notwendig

Ereignisrate bei ATLAS :

N = L x (pp) 109 Wechselwirkungen pro s

Aber: am häufigsten sind Untergrundereignisse

Interessante Ereignisse sind sehr selten!

Teilchenkollisionen bei LHC

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Energie im „Center of Mass“ System

Relevante „Center of Mass“ Energie der kollidierenden Partonen (q, g)

Brauchen genügend Energie, um neue Teilchen mit Massen bis zu 1 TeV zu erzeugen!

s

p p

gluon

quark

Grobe Abschätzung:

Notwendig:

ss 3

1

2

1

TeVTeVs 14126

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Vergleich Proton/Antiproton-Proton Streuung

Niedrige Energie: Valence-Quarks dominieren die harte Streuung:

Proton / Antiproton > Proton Proton

Hohe Energie: Sea-Quarks und Gluonendominieren die harte Streuung:

Proton / Antiproton = Proton Proton

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Wirkungsquerschnitt und Luminosität

Totaler inelastischerWirkungsquerschnitt

LN

Ereignisrate:

PunktförmigerWirkungsquerschnitt

p

p2252 1010 cmfm

2362

10 cms

Untergrund

Signal

starke WW

Elektroschwache WW

scmL //10 234riesiger Untergrund!!

Teilchen /s1110100 Teilchen /Kollision

> 1/h

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Ereignisse an Hadron Collider

Untergrund (häufig):

starke Wechselwirkung

Quarks, Gluonen

( LHC: ~ 20 p – p Kollisionsereignisse pro Bunch-Crossing )

Interessante Ereignisse (selten):

elektroschwache Prozesse,

Zerfall schwerer Teilchen

hochenergetische Leptonen

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Wirkungsquerschnitte an Hadron Collideren

mit LHC wir ein neuerEnergetischer Bereichzugänglich

Hadron-Collidersind Entdeckungs-maschienen

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Hadron - Hadron Kollision

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η/φ Raster im Detektor

Teilchenrichtungen η/φ

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Rapidität und Pseudorapidtät

Rapiditätsverteilung und Azimutalwinkelverteilung sindkorreliert