Martin zur Nedden, HU Berlin 1 Physik an Hadron-Collidern, WS 2006/2007 Kap 1, Intermezzo: Beispiele von hadronischen Kollisions- Experimenten D0 am Tevatron

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

Kap 1, Intermezzo: Beispiele von hadronischen Kollisions-Experimenten

● D0 am Tevatron● CDF am Tevatron● Atlas am LHC● CMS am LHC● Ereignissbilder und Topologien● Signaturen “neuer Physik” bei LHC● Nachweiss von Teilchen


FNAL / TEVATRON


Beschleuniger Tevatron

150 -> 1000 GeV

main injector

recycler2 km

ppTeVs 2

scmL //10~ 232

Bunchabstand: 396 ns


Experiment CDF 2002


D0-Experiment am Tevatron


Experiment D0 2002

toroid


D0 Ereignis: inneres Spurkammersystem

m/GeV

Ks +-:


D0-Ereignis: Jets im Kalorimeter

elektro-magnetisch

hadronisch


D0-Ereignis: W-Boson (Neutino)


D0-Ereignis: Z-Boson (Myonen)


Das Forschungszentrum CERN in Genf


LHC: Das Instrument der Zukunft


LHC superconducting magnets


„Neue Physik“ beim LHC ?

Supersymmetrische Teilchen:

Chargino :

(Partner des W)

Neutralino :

(Partner des Z, g)

Smuon :

(Partner des Muons)


„Neue Physik“ beim LHC ?

Higgs boson:


electron

selectron

quark

squark

photon

photino

vereinigtvereinigtBosonen mitBosonen mit FermionenFermionen

Kraft mitKraft mit MaterieMaterie

FermionFermion

BosonBoson

BosonBoson

FermionFermion

„Neue Physik“ beim LHC?


Supersymmetrie: vereinigt Kräfte und liefert

mPl

MX ~ 1014 GeVp ~ 1031 a

MX ~ 1016 GeVp ~ 1038 a

• einen Vereinigungs-Punkt bei MX = 2·1016 GeV !

• Proton-Lebensdauer > expt. Grenze • leichtestes SUSY-Teilchen Dunkle Materie im Universum !

• beseitigt mathemat. Inkonsistenzen in der Theorie

„Neue Physik“ am LHC?


Simulation der Evidenz eines Schwarzen Lochs mit MBH ~ 8 TeV bei ATLAS

Wenn die Theorien der Extra-Dimensionen wahr sind, können Minimale Minimale SchwarzeSchwarze L Löcheröcher bei LHC reichlich produziert und nachgewiesen werden.

Aber keine Angst!Sie zerfallen sofort harmlos ….

Schwarze Löcher bei LHC?


Das ATLAS Experiment und der Beschleuniger LHC:

Erforschung der energetischen Grenzen der Teilchenphysik auf der TeV Skala


Durchmesser 25 mBarrel Toroid Länge 26 mGesamtlänge 46 mTotales Gewicht 7000 t

Der Atlas Detektor hat unerreichte Größe…..

ATLAS ist höher als dasBürogebäude mit 5 Stockwerken


Atlas-Experiment bei LHC


ATLAS

Länge : ~ 46 m Radius : ~ 12 m Gewicht : ~ 7000 tons~ 108 Auslesekanäle~ 3000 km Kabellänge

• Spurerkennung : -- hochauflösende Halbleiterdetektoren -- Übergangsstrahlungsdetektor (e/ Separation)

• Energiemessung: -- EM : Pb-LAr -- HAD: Fe/Szintillator (zentral), Cu/W-LAr (fwd)

• Myon Spektrometer: Toroide mit Myonkammern


CMS-Experiment bei LHC


CMS Detector


H ZZ 4 e,

Z

e,

e,

e, mZ

Hg

g

tZ(*)

Optimaler Kanal zur Entdeckung des Higgs-Teilchens bei LHC

Zu erwartendes Higgs-Signal nach 1 Jahr Messen

Physikalisches Beispiel: ein mögliches Higgs-Ereignis

Simulation eines H ee Ereignisses in ATLAS


Higgs Ereignis in CMS


LHC Entdeckungspotential

Messzeit Massenbereich

1 Monat ~ 1.3 TeV1 Jahr ~ 1.8 TeV3 Jahre ~ 2.5 TeVObergrenze ~ 3 TeV

Supersymmetrische Teilchen und dunkle Materie

Dieses Teilchen (Neutralino) ist ein guter Kandidat für die dunkle Materieim Universum

Neutralinomassen bei LHC messbar Entdeckung von SUSY und Messung der Neutralinomasse am LHC kann das

Problem der kalten dunklen Materie im Universum lösen.


Teilchennachweiss bei CMS


Higgs Ereigniss im CMS Spurkammersystem (r,φ)


Higgs Ereigniss im CMS Spurkammersystem (r,z)


Realistisches Ereginisbild (20 überlagerte Ereignisse)


Ereignisüberlagerung in z-Richtung


Higgs Ereignis in CMS

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