Experimentelle Methoden der Teilchenphysik - Das CMS-Experiment Rundgang durch ein Experiment der Hochenergiephysik

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Experimentelle Methoden der Teilchenphysik -
Das CMS-ExperimentRundgang durch ein
Experiment der Hochenergiephysik

• Thomas Schörner-Sadenius, Georg SteinbrückPeter
  Schleper
• Universität HamburgWinter-Semester 2004/05

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EinleitungundLebenslauf der Teilchenphysik

• Thomas Schörner-Sadenius, Georg SteinbrückPeter
  Schleper
• Universität HamburgWinter-Semester 2004/05

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Vorlesung 1

• Einleitung in die Vorlesung
• Worum es geht CMS und LHC
• Teilchenphysik heute wo stehen wir?
• Lebenslauf der Teilchenphysik
• Was sind die aktuellen Fragen? Probleme?
• Warum LHC? Warum CMS?
• CERN und das LHC-Projekt
• CERN Geschichte, Organisation, Beschleuniger
• Das LHC-Projekt
• We proudly present CMS

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Einleitung - Die VorlesungDie Vorlesung soll

• Die Bedeutung der neuesten Generation von
  Experimenten der Teilchenphysik verdeutlichen
• Stand der Forschung (grob), Motivation
• Erwartungen an die Experimente
• Anhand eines konkreten Beispiels (CMS) die
  Organisation und Durchführung eines Experiments
  erläutern
• Kollaboration
• Detektor
• Datennahme
• Das oft theorielastige Studium durch praxisnahe
  Einblicke in die experimentelle Wirklichkeit
  erweitern
• saubere Theorie gegen dreckige Praxis
• Bei den Teilnehmern die Begeisterung für die
  Hochenergiephysik wecken
• Hochenergiephysik ist ein sehr breites Feld!
• Wir sind ganz tolle Diplomarbeitsanleiter!

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Die VorlesungDiese Vorlesung kann und soll nicht

• In die theoretischen Grundlagen der
  Teilchenphysik einführen.
• Quantenfeldtheorie, Eichtheorien, Standard-Modell
  
• Den aktuellen Forschungsstand auch nur eines
  Teilgebietes der Teilchenphysik im Detail
  aufzeigen.
• QCD, Elektroschwache WW, Supersymmetrie,
  Neutrinos
• Details der Detektor- oder Beschleunigerphysik
  darlegen
• Auch wenn wir viel über den Detektor sprechen
  werden.
• Für alle diese Aspekte der Teilchenphysik gibt es
  Spezial-veranstaltungen, die aber keine
  Voraussetzung für die Vorlesung sind das
  allernötigste wird jeweils geliefert.
• Bitte nachfragen es ist sehr schwer, Ihre
  Vorkenntnisse richtig einzuschätzen und jeder
  wird ein anderes Vorwissen haben.

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Die Vorlesung soll Ihre Vorlesung sein!

• Sie können und sollen im zeitlichen Rahmen die
  Inhalte durch Fragen oder Wünsche mitbestimmen.
• Wir brauchen Ihr Feedback bzgl. Inhalt und
  Präsentation nur mit Ihrer Hilfe können wir
  besser werden.
• Nutzen Sie die Anregungen, die diese Vorlesung
  aufwirft
• Fragen, Literaturangaben, weitere Veranstaltungen
• Weitere Ausrichtung des Studiums
• Alle Vorlesungen finden Sie im Web unter
• www.desy.de/schorner/lehre/ws0405/cms.vorlesung.h
  tml

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Worum es geht LHC Large Hadron Collider
CERN
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Worum es geht LHC Large Hadron Collider
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Worum es geht CMSCompact Muon Solenoid

• Eines von 2 Hochenergiephysik-Experimenten am
  Proton-Proton-Speicherring LHC des CERN in Genf
• daneben noch ATLAS (und LHCb und Alice)
• Compact 10 ? 10 ? 15 m3, 12000 Tonnen, 2000
  Leute - aber klein im Vergleich zu ATLAS
• Muon Fokus auf Myon-Nachweis wichtig z.B.
  für Higgs-Suchen oder
  SUSY-Signaturen. - aber alle Komponenten
  müssen extrem gut sein.
• Solenoid Magnetfeld der Stärke 4 T aus Spule
  - zur Messung des Impulses geladener Teilchen

Alle Details später!
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Worum es geht CMSCompact Muon Solenoid
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Worum es geht CMSCompact Muon Solenoid
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Worum es geht CMS und die Konkurrenz ATLAS
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GliederungDas ist die Idee, aber wir sind
flexibel.

1. Einleitung (TSS)-- Teilchenphysik vor LHC wo
   stehen wir? -- CERN und das LHC-Projekt.
2. Grundlagen der Beschleunigerphysik (TSS)--
   Realisierung von Beschleunigern-- LHC und die
   CERN-Beschleuniger
3. Das CMS-Experiment 1 (GS)-- Die
   CMS-Kollaboration-- Spurkammern und Kalorimeter
4. Das CMS-Experiment 2 (TSS)-- Muon-Kammern--
   Kalibration-- Trigger und Datennahme (ATLAS!)
5. Das CMS-Experiment 3 (GS)-- Betrieb,
   Datenauswertung, Computing
6. Physik des LHC Grundlagen und Theorie (TSS)--
   von PDFs, Wirkungsquerschnitten, Monte Carlos,
   Ordnungen und Loops etc.

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GliederungDie zweite Hälfte

1. Physik des Standard-Modells am LHC (GS)-- QCD
   und elektroschwache Wechselwirkung
2. Physik schwerer Quarks am LHC (TSS)-- charm und
   beauty-- top-Physik
3. Das Higgs-Boson des Standard-Modells (GS)
4. Erweiterungen des Standard-Modells (GS)--
   Supersymmetrie-- Vereinheitlichte Theorien--
   und Exotika
5. und nach dem LHC? (Prof. Peter Schleper)--
   Linearbeschleuniger-- Myon-Beschleuniger--
   kosmische Beschleuniger
6. Besuch bei ZEUS / im HERA-Kontrollraum / beim
   Teststrahl
7. Evtl. Übersicht Die Ergebnisse von LEP und
   Tevatron

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Die Vorlesenden damit Sie wissen, wer vor Ihnen
steht

• Prof. Peter Schleper Professor für
  Teilchenphysik Diplomarbeit Frejus-Experiment
  Doktorarbeit/Postdocs bei H1 (HERA) H1
  Physics Coordinator Leiter der CMS-Gruppe der
  UHH
• Dr. Georg Steinbrück Wissenschaftlicher
  Mitarbeiter PhD und PostDoc am D0-Experiment
  (Tevatron,USA) jetzt zuständig für
  CMS-Spurkammern und Entwicklung von
  CMS-Analysen an der UHH
• Dr. Thomas Schörner-Sadenius
• Wissenschaftlicher Assistent Diplom bei
  OPAL (LEP), Promotion bei H1
  (HERA) Postdoc bei OPAL und ATLAS
  (LHC) jetzt vor allem bei ZEUS (HERA)

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Atomphysik, ChemieBeginn der Hochenergiephysik

• vor 1895 Chemiker prägen den Begriff Atom es
  gibt zahreiche optische Linienspektren, die z.B.
  durch empirische Regeln (Balmer) gedeutet werden.
  
• 1895 Roentgen entdeckt seine Roentgen-Strahlen.
  
• 1900 Thompson Kathodenstrahlen haben riesiges
  q/m ? Elektron (im Gegensatz zu den Ionen, die
  man vorher kannte)! Rosinen-Modell des Atoms
  positive Materie mit eingesprenkelten Elektronen.
  
• 1900 Plancks Strahlungsformel, Energiequantelung
• 1905 Einstein Korpuskelcharakter des Lichts ?
  Photonen, Photoeffekt
• 1909 Rutherford Identifikation von ?- und
  ?-Strahlung. ? -Teilchen auf Goldfolien Es gibt
  einen Atomkern Thomson hat Unrecht! -- aber
  verbreitete Meinung Kern aufgebaut aus etwas
  Positivem und Elektronen.
• 1913 Thompson et al. Isotopie! Kern besteht aus
  A Protonen und A-Z Elektronen
• 1914 Moseley K-Linien folgen einfachem Muster
  ??0(Z-1)2 ? Erklärung des Periodensystems aus
  der Ladungszahl Z heraus! Ordnung aller bekannten
  Elemente und Vorhersage noch unbekannter
  Elemente.

Chemie und Periodensystem verstanden!
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Roentgen, PlanckBeginn der Hochenergiephysik

• http//www.roentgen-museum.de/visuell/

?max?T
Planck Rayleigh Wien
Plancksche Strahlungsformel
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Einsteins PhotoeffektBeginn der
Hochenergiephysik
Photoeffekt Auslösung von Ladungsträgern durch
Licht.
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Rutherford und Atomphyik Beginn der
Hochenergiephysik
http//ac16.uni-paderborn.de/arbeitsgebiete/ruther
ford/
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Revolution QuantenmechanikAuf dem Weg zum
modernen Atom

• 1913 Bohr halb-klassisches Atom-Modell mit
  Ad-Hoc-Annahmen erlaubt Vorhersagen des
  Atomradius. Aber andere Probleme Warum ist das
  Atom stabil das beschleunigte Elektron müsste
  Energie laufend abstrahlen?
• 1920 Rutherford schlägt hypothetisches Neutron
  als Kernbauteil vor
• 1924-27 de Broglie, Heisenberg, Dirac,
  Schrodinger Quantenmechanik-- Problem der
  Elektronenhülle reduziert auf Differentialgleichun
  gen (Dirac-Gleichung)-- Atom also bis auf
  den Kern verstanden.-- Kern kann keine
  Elektronen enthalten, da diese aufgrund der
  Unschärferelation dann riesigen Impuls haben
  müssten!
• 1926 Das 147N-Problem! ? Enthält der Kern N
  Neutronen und Z Protonen?
• 1932 Chadwick entdeckt das Neutron! Damit ist
  auch das N-Problem gelöst.

Atomphysik im wesentlichen verstanden!
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Bohr und DiracAuf dem Weg zum modernen Atom
Bohrsches Atommodell
Dirac-Gleichung
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Teilchenzoo, EichtheorienQED, Feynman etc.

• 1930 Pauli postuliert leichtes neutrales Teilchen
  (Neutrino), um Energiespektrum des Elektrons in
  radioaktiven Kernzerfällen zu erklären
  (Beta-Zerfall n?pe?).
• 1932 Anderson, Hess und andere entdecken
  kosmische Strahlung (z.B. Pionen) und dabei auch
  das Positron, dessen Existenz schon Dirac
  forderte.
• Damit gibt es (u.a.) Elektron, Positron und
  Photon! Also lassen sich Prozesse wie
  Moller-Streuung und Bhabha-Streuung oder die
  Lamb-Shift rechnen. Aber Diracs Theorie verlangt
  Korrekturen, die dummerweise unendlich gross zu
  sein scheinen!
• Lösung durch Feynman, Schwinger, Tomonaga
  Quantenelektrodynamik eine Eichtheorie, in der
  bei richtiger Behandlung physikalische
  Observablen immer endlich sind (renormierbar)!
• Jetzt bekannte Teilchen e, e-, Photon, Proton,
  Neutron, (Pion, Neutrino)

Teilchenzoo wächst, Eichtheorien erfunden!
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Neutrinos und EichtheorienQED, Feynman etc.
Neutrino-Postulat
Dirac-Theorie mit divergentenErgebnissen
Eichtheorien, Renormierbarkeit
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Verwirrungnoch mehr Teilchen, Strangeness

• 1936 Anderson et al. entdecken durchdringende
  Komponente mit beiden Ladungsvorzeichen in
  kosmischer Strahlung. Eigenschaften bis auf Masse
  wie Elektron/Positron ? Myonen.
• Ebenfalls in kosmischer Strahlung Geladene
  Pionen, die Yukawa 1935 als Träger der starken
  Wechselwirkung vorhergesagt hatte.
• 1947 ????-Zerfall in Emulsionen erkannt. Erste
  Nebelkammer-/Emulsionsbilder von Kaonen aus
  Höhenstrahlung. ?-/?-Rätsel.
• 1950 Steinberger et al. produzieren neutrale
  Pionen in Photon-Strahlen bis zu 330 MeV auf
  Beryllium-Targets die Photonen wurden von
  Elektronen in einem Synchrotron in Berkeley
  abgestrahlt. Nachweis des ?0 via Zerfall in zwei
  Photonen.
• 1951 Panofsky et al. messen Reaktionen von
  geladenen Pionen (und auch Protonen) mit H- und
  D-Targets ?p, ?d.
• 1953 Cosmotron bestätigt neue (strange)
  Hyperonen (?uds). Pais und Gell-Mann führen
  Strangeness als additive Quantenzahl ein.
• Ab 1955 Nachweis von Antimaterie am Bevatron und
  anderswo (Antiprotonen etc.)

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Resonanzen im ZooEin Muster zeichnet sich ab,
eine Idee kommt auf

• 1952 Fermi et al. sehen Unterschied in ?p und
  ?-p ?(1232).
• 1960 Alvarez et al (Bevatron) arbeiten mit
  Kaon-Strahlen und finden strange-Resonanzen in
  Blasenkammern.
• Ordnungsmodelle von Isospin-Symmetrie SU(2)
  (n,p) zu Flavour-Symmetrie SU(3) mit n,p,?.
• 1964 Gell-Mann und Zweig Quarks - u,d,s!
  Theoretische Fundierung der Flavour-SU(3). Damit
  auch die beobachtete Multiplett-Struktur der
  Zustände erklärt (JP etc.)!
• Aber Keiner nahm Quarks als Teilchen ernst 20
  Jahre lang kein freies Quark beobachtet! Also nur
  ein theoretischer Ansatz ohne realen Gehalt?

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Blasenkammernund ihre Interpretation
Charm-Ereignis im Neutrino-Strahl auf eine mit
Wasserstoffgefüllte Blasenkammer.
27
Resonanzen im ZooEin Muster zeichnet sich ab,
eine Idee kommt auf
CMS
pp
?p
?d
pp
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Schwache Wechselwirkungen Von Pauli zu Fermi

• 1930 Pauli postuliert Neutrino um Energiespektrum
  des Elektrons im Betazerfall zu verstehen.
• 1932 Chadwick findet Neutron
• 1934 Fermi Betazerfall n?pe? ist
  Punkt-Wechselwirkung Beschreibung durch Ströme
  und Hamiltonians..
• 1956 Lee und Yang Theorie der
  Paritätsverletzung in schwachen Zerfällen
  (?-?-Problem 1947!).
• 1957 Wu et al P-Verletzung in 60Co-Zerfall
  nachgewiesen Beta-Zerfallsrichtung eher parallel
  zum B-Feld (und wichtiger zur Polarisation des
  Co) als antiparallel!
• V-A-Theorie der schwachen Wechselwirkung
  (Feynman et al.).
• 1956 Cowan und Reines benutzen Reaktor-Neutrinos
  für Neutrino-induzierte Reaktionen. Bald auch
  Neutrinos produziert durch K-Zerfälle in flight
  am Beschleuniger ? Muon-Neutrinos!
• Problem Fermi ist Punktwechselwirkung! Aber
  V-A-Wirkungsquerschnitt steigt mit s an ?
  Widerspruch! Unitarität verletzt? Lösung
  massives W-Boson (Idee Yukawa!). Dann Kopplung
  schwächer um 1/MW2. Suche bei einigen GeV
  erfolglos!
• 1964 Christenson et al CP-Verletzung im
  neutralen Kaon-System!

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P-Verletzung in Cobalt (Wu)Schwache
Wechselwirkungen
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Lepton-Proton Streuung Die Struktur des Nukleons
(elastisch)

• Quark-Modell erlaubte Klassifizierung der
  Resonanzen aber Interpretation der
  Wirkungsquerschnitte schwieriger!
• Spinloses Elektron auf statische Punktladungs
  Rutherford!
• Berücksichtigen des Elektron-Spins Mott!
• Proton-Spin, ausgedehnte Ladungsverteilung,
  Rückstoss Rosenbluth!
• 1956 Hofstädter, McAllister 188-MeV-Elektronen
  elastisch auf Wasserstoff. Annahme Ladungsradien
  von F1 und F2 identisch

? ltrgt0.74fm
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(Tief-)Unelastische Streuung Die Struktur des
Nukleons

• 1969 Panofsky et al. 18-GeV-Linac am SLAC! ?
  Inelastische Streuung!
• Scaling! Struktur Wi hängt nur von xQ2/2M? ab,
  obwohl WiWi(?,Q2)!
• ? naives (kindergarden) Partonmodell von
  Feynman/Bjorken Proton besteht aus drei
  unabhängigen Partonen (Quarks!).
• Wahrscheinlichkeit, ein Parton mit Impulsanteil
  x zu finden f(x)!
• 1975ff Quantenchromodynamik Quarks
  wechselwirken via Gluonen! Also müssen Gluonen im
  Proton sein! ? Verletzung des Scalings, da
  Abstrahlung von Gluonen von x abhängt! ?
  ff(x,Q2)! Panofsky et al. hatten Glück, dass
  Ihre Experimente bei x-Werten abliefen, bei denen
  man die Scaling-Verletzungen nicht sieht!
• Bis heute (HERA) Viele Experimente messen
  Protonstrukturfunktionen (jetzt wieder F2, F3 und
  FL genannt) mit hoher Präzision in Collidern,
  Fixed-Target-Experimenten, mit Elektronen,
  Neutrinos auf Wasserstoff, Deuterium etc.

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Lepton-Proton-Streuung Die Struktur des Nukleons
II (4. Vorlesung)
Partonverteilungsfunktionen
Strukturfunktion F2
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QuantenchromodynamikLebensrecht für Quarks und
Gluonen

• Quantenchromodynamik, QCD
• renormierbare Quantenfeldtheorie mit Gluonen als
  Botenteilchen
• Gruppenstruktur SU(3)C (ccolour, nicht
  fflavour!)
• Parameter Starke Kopplungskonstante ?s.
• Seit 1974 durch viele Experimente bestätigt,
  präzise Messungen von ?s.

PETRA
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Charm, Beauty, Top, Tau immer seltsamere
Teilchen

• 1974 Ting und Richter messen unabhängig
  voneinander eine cc-Resonanz bei etwa 3.1 GeV.
  Nobelpreis 1976.Viele Anregungen z.B. von
  Crystal Ball gefunden. Auch c-Mesonen.
• 1975 bei Spear (Perl) und DORIS (DESY)
  Paarproduktion neuer schwerer Leptonen
  Tau-Lepton!
• 1977 Lederman et al. Resonanz in ??- mit
  400-GeV-Protonen.
• Entdeckung von beauty. Ausweitung des
  Cabibbo-Winkels auf 3?3-Matrix
  Cabibbo-Kobayashi-Maskawa (CKM). Wiederholung der
  c-Story!
• Nachweis des Top-Quarks in pp-Kollisionen am
  Tevatron bei ?s1.8 TeV. Masse 178 GeV!
• 2000 Donut-Experiment am Fermi-Lab
  findet/bestätigt Tau-Neutrino ? Fermionen
  vollzählig!

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J/? (cc) und charm immer seltsamere Teilchen
Entdeckung des J/? und charm-Spektroskopie
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Beautiful Quarks Y (bb) immer seltsamere
Teilchen
Ypsilon-Resonanz und Beauty-Quark-Ereignis
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Das Top-Quarks immer seltsamere Teilchen
Invariante Masse (CDF) und Vergleich
verschiedener Messungenderzeit bester Wert mt
178.04.3 GeV
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Standard-Modell nicht trennen, was
zusammengehört!

• Vor 1973 Fermi/V-A-Theorie trotz aller Probleme
  Immer noch Unitarität verletzt! Wichtige Beiträge
  von Yang und Mills, Higgs.
• Glashow, Weinberg, Salam Elektroschwaches
  Standard-Modell!W-Triplett, B mischen W, W-
  bekannt, W0 und B0 ? Z,? (sin?W)
• Veltman, tHooft Theorie renormierbar! Aber wo
  ist das Z?
• 1973 Entdeckung neutraler schwacher Ströme
  (Perkins et al, CERN, Gargamelle-Blasenkammer mit
  Neutrino-Strahlen). Bald auch Messungen von
  sin?W. Die vom Modell vorhergesagte Massen von
  W,Z zu hoch für alle Maschinen ? Rubbia et al
  SpS?SppS!
• 1983 UA1 und UA2 finden W,Z! Nobelpreis für
  Rubbia, v.d.Meer.
• 1989-2000 LEP macht Präzisionsmessungen des
  elektroschwachen Standard-Modells. Wichtige
  QCD-Messungen. Keine Indizien für Higgs-Teilchen
  bis 114 GeV! Es gibt drei Neutrino-Familien!

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Elektroschwaches SM Die Gargamelle-Blasenkammer
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Elektroschwaches SM Die Detektoren UA1 und UA2
41
Elektroschwaches SM Entdeckung von W,Z am SppS
mit UA1, UA2
C. Rubbia und S. v.d.Meer
Ein UA1-Ereignis
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Elektroschwaches SM Die LEP-Ära
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Elektroschwaches SM Die LEP-Ära
OPAL
ALEPH
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Elektroschwaches SM Die LEP-Ära
Es gibt 3 leichte Neutrinos
W und Z koppeln aneinander!
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Elektroschwaches SM Die LEP-Ära
Das Higgs ist leicht!
Das Standard-Modell passt!
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Das Standard-Modell
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HochenergiephysikWas passiert heute?

• 2000 LEP wird abgeschaltet, um Ressourcen für LHC
  freizumachen
• Neutrinophysik Neutrinos haben Masse!
• Tevatron Der Run II läuft. Wesentliches Ziel
  Higgs. Aber auch wichtige Messungen zum SM
  (Top-Quark, MW,). Betrieb bis 2009.
• HERA HERA II läuft. Ziel Genaue Vermessung des
  Protons. Neue Physik? Ende voraussichtlich Mitte
  2007.
• Bau von LHC Beginn des Betriebs 2007.
• Planungen für einen neuen ee--Linearkollider mit
  ca. 1 TeV. Möglicher Bau-Beginn 2009 (Vorlesung
  P. Schleper am Ende des Semesters).
• Ideen für Upgrades von LHC, für Muon-Kollider
  (Vorlesung P. Schleper am Ende des Semesters).
• Jeder Schritt (Design, Bau, Betrieb) z. Zt. ca.
  10 Jahre!

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Hochenergiephysik heuteLEP ist Geschichte
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Hochenergiephysik heuteTevatron
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Hochenergiephysik heuteTevatron CDF und DZero
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Hochenergiephysik heuteDESY und HERA
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Hochenergiephysik heuteHERA H1 und ZEUS
Der H1-Detektor
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Probleme der TeilchenphysikWelche Fragen
brauchen den LHC?

• Anzahl der freien Parameter im Standard-Modell
• Massen der Leptonen? Kopplungen?
  Mischungswinkel? Kann man tieferliegende
  Prinzipien dafür finden?
• Dunkle Materie
• Grosser Anteil (23) der Materie im Universum
  sind kalt aber im SM kein Kandidat für kalte
  Materie!
• Higgs-Mechanismus
• Woher bekommen Teilchen ihre Masse? Gibt es ein
  Higgs-Boson? Oder mehrere (SUSY)? Oder macht die
  Natur etwas ganz anderes?
• Problematische Messungen
• b-Asymmetrie bei LEP (nächste Seite)

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Probleme der TeilchenphysikWelche Fragen
brauchen den LHC?

• Parameter des Standard-Modells
• 3 Kopplungen
• 12 Fermion-Massen
• 4 Mischungsgrössen im Quark-Sektor
• Wolfenstein-Parameter im Neutrino-Sektor.
• Weinberg-Winkel
• Higgs-Masse

Probleme bei sin?W?
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Probleme der TeilchenphysikWelche Fragen
brauchen den LHC?

• Vereinheitlichung
• Vereinheitlichung der starken und der
  elektroschwachen WW? Geht im Standard-Modell
  nicht. Aber möglicherweise mit SUSY!
• Inkonsistenz des Standard-Modells
• Higgs-Boson wird für Konsistenz gebraucht!
• Hierarchie-Problem Teilchen-Massen sollten
  Korrekturen von der Grössenordnung der höchsten
  Skala des SM erhalten aber W und Z haben sehr
  kleine Massen, und auch die Higgs-Masse ist
  vermutlich kleiner als 200 GeV ?neue Physik bei
  kleineren Skalen? 1 TeV? Supersymmetrie?

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Probleme der TeilchenphysikVereinheitlichung der
Kopplungskonstanten
Ohne SUSY
Mit SUSY
Korrekturen zur Higgs-Masse
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Warum LHC? und keine andere Maschine

• Kompromiss aus Schwerpunktsenergie und Preis
• 14 TeV (Plan SSC 40 TeV)
• Begründete Hoffnung mHiggs lt 1 TeV, SUSY bei
  unter 1 TeV
• Benutzung der LEP-Infrastruktur (Tunnel etc.,
  SSC 87 km)
• Die meisten Entdeckungen wurden in
  Hadron-Reaktionen gemacht
• Meistens mehr Energie und Luminosität zur
  Verfügung als mit Leptonen.
• Vieles in Fixed-Target-Experimenten!
• W,Z bei UA1, UA2
• J/?
• Top
• Dann Präzisionsvermessung mit eeMaschine
• Erfahrung des CERN im Bau und Betrieb von
  Grossanlagen
• CERN war immer an der vordersten
  Teilchenphysikfront
• Erprobte internationale Zusammenarbeit vieler
  Staaten.

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CERN und das LHC-ProjektEines der grössten
wissenschaftl. Abenteuer

• 6000 Leute tun sich zusammen, um die grösste
  Maschine aller Zeiten zu bauen.
• Zeitrahmen Erste Planungen 1985, Ende
  Datennahme 2020
• Kosten gt 5 Mrd.Schweizer Franken
• Entscheidend für ein ganzes Forschungsfeld LHC
  MUSS ein Erfolg werden!
• Seit der Entdeckung von W,Z,Top keine wirkliche
  Bewegung. Bestätigung des Vermuteten/Bekannten!
• Wenn keine neuen Phänomene im Bereich von
  LHC-Energien, dann für lange Zeit keine neuen
  Entdeckungsmaschinen in Sicht (Kosten).
• Aber eigentlich ist SM nicht konsistent, wenn
  kein Higgs bei LHC gefunden wird! Eigentlich MUSS
  etwas passieren. Auch Sensationell Nichts neues
  gefunden!
• Hoffnung LHC wird neue Aufbruchstimmung
  erzeugen.
• Auch entscheidend für CERNs Zukunft!

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CERN Die OrganisationEin europäisches
Forschungszentrum

• European Organization for Nuclear Research
• Gegründet 1954.
• Weltgrösstes Teilchenphysiklabor stellt vor
  allem Infrastruktur (Beschleuniger) zur
  Verfügung.
• Gegründet 1954 mittlerweile 22 Mitgliedstaaten,
  einige assoziierte.
• Ca. 2500 Physiker, Techniker, Ingenieure,
  Verwaltung etc.
• Auftrag
• Grundlagenforschung im Bereich der kleinsten
  Strukturen der Materie Was die Welt im Innersten
  zusammenhält.
• Erfolge
• SC, ISR, PS, SpS, SppS, LEP, LHC
• CHDS, CHARM, Gargamelle, BEBC, EMC, NMC,
  ISOLDE, ATHENA, ATTRAP, ASACUSA, Crystal Barrel,
  Obelix, UA1,UA2,ALEPH,DEPLHI,L3, OPAL, ATLAS,
  CMS, ALICE, LHC-b
• Weizsäcker, Bohr, Weisskopf, Rubbia, Charpak, Van
  de Meer, Ting, Maiani,

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CERN Die OrganisationEin europäisches
Forschungszentrum
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Das CERNBei Genf, in der Schweiz und in
Frankreich
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Das CERNBei Genf, in der Schweiz und in
Frankreich
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Das CERNCa. 2500 Physiker, Techniker, Verwaltung
etc.

• PS

Grenze F/CH
ISR
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Das CERNCa. 2500 Physiker, Techniker, Verwaltung
etc.
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We proudly present CMSDAS Experiment
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Die nächste VorlesungBeschleuniger

• Grundlagen
• Realisierungen
• CERN und seine Beschleuniger

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Literaturund weiterführende Informationen

• Perkins Introduction to High Energy Physics
• Halzen, Martin Quarks and Leptons
• Griffith
• Schmüser Feynman-Graphen und Eichtheorien für
  Experimentalphysiker
• Goldhaber, Schlüsselexperimente der
  Teilchenphysik, leider vergriffen, aber in
  manchen Bibliotheken.
• http//dbserv.ihep.su/compas/contents.html
• http//www.cern.ch
• http//cmsdoc.cern.ch
• http//particleadventure.org
• http//www.desy.de/schleper/edulinks.html