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Ulrich HusemannHeiko Lacker
Thomas LohseKlaus Mönig
Teilchenphysik
bei ATLAS
bei ATLAS
„Deine Perspektive in der Physik”Humboldt-Universität zu Berlin, 11. Juni 2010
2Deine Perspektiven in der Physik, 11. Juni 2010, U. Husemann: ATLAS
Faszination Teilchenphysik
• Teilchenphysik – Fragen an die Natur:
Was sind die fundamentalen Bausteine der Materie?
• Welche Kräfte wirken zwischen den fundamentalen Bausteinen?
• 20. Jahrhundert:
Atome und ihre Bestandteile
• Quantenmechanik und Relativitätstheorie
• Standardmodell der Teilchenphysik
21. Jahrhundert:
• Verbindungen des Allerkleinsten mit dem Allergrößten: Astroteilchenphysik und Kosmologie
Beginn einer neuen Ära neuer Entdeckungen?
2
[A. Rodin, Le Penseur]
Feuer Wasser
Luft Erde ?
Feuer Wasser
Luft Erde ?
Quarks Leptonen
?
Quarks Leptonen
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Atome?Atome?
Super-Strings?Super-
Strings?
3Deine Perspektiven in der Physik, 11. Juni 2010, U. Husemann: ATLAS
LHC – Am Beginn einer neuen Ära
3
ATLAS
CMSCMS
8,5 km
Large Hadron Collider:Höchste EnergieHöchste EreignisratenHöchste Präzision
Qui ckTi meª and aSorenson Vi deo 3 decompressorare needed to see thi s pi cture.
[ATLAS]
5Deine Perspektiven in der Physik, 11. Juni 2010, U. Husemann: ATLAS
Das ATLAS-Experiment
Beginn der Datennahme (3,5 TeV Strahlenergie): März 2010
• Herausforderungen:
• Physik: Suche nach dem Higgs-Boson und Neuer Physik
Technologie: Detektoren, Elektronik, Grid-Computing
• Der Detektor in Zahlen:
• Maße: 25 m × 25 m × 45 m
Präzision: 10–20 μm
• 100 Millionen Elektronikkanäle
• Die Kollaboration in Zahlen:
>170 Institute aus 37 Nationen
3000 Physiker/innen, davon1000 Studierende
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6Deine Perspektiven in der Physik, 11. Juni 2010, U. Husemann: ATLAS
Erste ATLAS-Resultate
• ATLAS im Juni 2010:
Optimierung der Detektorleistung
• „Wiederentdeckung” der bekannten Elementarteilchen, z.B. W-Boson
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W-Boson-Zerfall: W → eν
Fehlende transversale Energie [GeV]
Ein
träg
e pr
o 5
GeV
7Deine Perspektiven in der Physik, 11. Juni 2010, U. Husemann: ATLAS
HU und DESY bei ATLAS
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Höhere Triggerstufen
Höhere Triggerstufen
Silizium-DetektorenSilizium-
DetektorenDatenanalyse & Physik-StudienDatenanalyse & Physik-Studien
Luminositäts-monitor ALFALuminositäts-monitor ALFA
8Deine Perspektiven in der Physik, 11. Juni 2010, U. Husemann: ATLAS
Höhere Triggerstufen
• Herausforderung Trigger: Selektion von 200 interessanten Ereignissen aus 40 Millionen Kollisionen pro Sekunde → „Nadel im Heuhaufen”
Lösung: mehrstufiges Triggersystem
• 1. Stufe: spezielle Elektronik
• 2. und 3. Stufe (= höhere Triggerstufen): Computerfarm
Sie lernen:
• Entwicklung von Softwarepaketen zur Steuerung und Überwachung des Triggers
Entwurf eines neuen Trigger für Ihr Lieblings-Elementarteilchen
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9Deine Perspektiven in der Physik, 11. Juni 2010, U. Husemann: ATLAS
Luminositätsmonitor ALFA
• ALFA: Absolute Messung der Luminosität* bei ATLAS
Kalibration der Luminositätsmessung bei ATLAS → Grundlage für höchste Präzision bei vielen LHC-Messungen
• Detektor: szintillierende Fasern sehr nah am Protonstrahl
• Derzeit: Teststrahl und Vorbereitung für Einbau
Sie lernen:
• Durchführung einer Teststrahl-Kampagne
Auslese und Auswertung von Daten eines Faserdetektors
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*Maß für Leistungsfähigkeit des Beschleunigers
Kollisionspunkt
ALFA
Szintillierende Fasern
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Deine Perspektiven in der Physik, 11. Juni 2010, U. Husemann: ATLAS
Silizium-Detektoren
• Silizium-Detektoren bei ATLAS
Präzise Vermessung von Ursprungsort und Impuls von geladenen Teilchen (10 µm Auflösung)
• > 80 Millionen Auslesekanäle
• Großes LHC-Upgrade geplant für 2020 → Entwicklung neuer Silizium-Detektoren
Software-Projekt: detaillierte Simulationen für optimales Layout
• Hardware-Projekt:
Bau und Test von Detektormodulen
• Schnelle Datenauslese und -übertragung
• Sie lernen: Umgang mit anspruchsvoller Detektortechnik und Elektronik, systemnahe Programmierung
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Der ATLAS-Silizium-PixeldetektorDer ATLAS-Silizium-Pixeldetektor
Modul des Silizium-Streifendetektors
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Deine Perspektiven in der Physik, 11. Juni 2010, U. Husemann: ATLAS
Datenanalyse und Physikstudien
• Unsere aktuelle Forschung:
Top-Quarks am LHC: nur das 6. Quark im Standardmodell oder mehr?
• Gibt es eine 4. Generation von Quarks und Leptonen?
• Suche nach Supersymmetrie und Kandidaten für dunkle Materie
Hier lernen Sie:
• Wie ATLAS eine Proton-Proton-Kollision „sieht” – von den Rohdaten zur Physik
• Fortgeschrittene Methoden der Computersimulation und Datenanalyse
• Das Experiment nimmt Daten!→ erste Anzeichen „neuer Physik”?
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Supersymmetrische „Spiegelteilchen”?
Top-Antitop-EreignisTop-Antitop-Ereignis
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Deine Perspektiven in der Physik, 11. Juni 2010, U. Husemann: ATLAS
Sie – demnächst bei ATLAS?
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Höhere Triggerstufen
Höhere Triggerstufen
Silizium-Pixel-Detektoren
Silizium-Pixel-Detektoren
Datenanalyse,Physik-StudienDatenanalyse,Physik-Studien
Luminositäts-monitor ALFALuminositäts-monitor ALFA
ATLAS
Webauftritte:Exp. Elementarteilchenphysik: http://www-eep.physik.hu-berlin.de/DESY-ATLAS-Gruppe: http://www-atlas.desy.de/
Webauftritte:Exp. Elementarteilchenphysik: http://www-eep.physik.hu-berlin.de/DESY-ATLAS-Gruppe: http://www-atlas.desy.de/
Wir bieten Ihnen:
• Spannende Physik am LHC
• Vielseitige, interessante Aufgaben
• Arbeit im internationalen Team
• Sprechen Sie uns gern an:
• Ulrich Husemann ([email protected])
• Heiko Lacker ([email protected])
• Thomas Lohse ([email protected])
• Klaus Mönig ([email protected])
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