Heiko LackerThomas Lohse

Teilchenphysik

bei ATLAS

„Deine Perspektive in der Physik”Humboldt-Universität zu Berlin

3

HU und DESY bei ATLAS

3

Höhere Triggerstufen

Höhere Triggerstufen

Silizium-DetektorenSilizium-

DetektorenDatenanalyse & Physik-StudienDatenanalyse & Physik-Studien

Luminositäts-monitor ALFALuminositäts-monitor ALFA

AG LohseAG Lohse

AGs Lacker/LohseAG Lacker

4

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

4

5

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: Testmessungen am LHC

Sie lernen:

• Durchführung von speziellen LHC-Tests

Auslese und Auswertung von Daten eines Faserdetektors

5

*Maß für Leistungsfähigkeit des Beschleunigers

Kollisionspunkt

ALFA

Szintillierende Fasern

6

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

6

Der ATLAS-Silizium-PixeldetektorDer ATLAS-Silizium-Pixeldetektor

Modul des Silizium-Streifendetektors

7

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”?

7

Supersymmetrische „Spiegelteilchen”?

Top-Antitop-EreignisTop-Antitop-Ereignis

•Im heutigen Universum nur Materie,

aber keine Antimaterie. -- Warum?

CP-Verletzung: Natur nicht symmetrisch:

C: Teilchen <—> Antiteilchen

P: Spiegelung am Ursprung

•Untersuchung von CP-Verletzung und

Bestimmung der Quarkmischungsmatrix

mit Zerfällen von B-Mesonen (Teilchen,

die b-Quarks enthalten)

650 Physiker

83 Institute

11 Länder

H. Lacker, Thomas Lück, 3 StudentInnen

* Umgang mit großen Datenmengen & -banken

* Objektorientiertes Programmieren

* Analyse mit modernen statistischen Methoden

Der Der BABARBABAR-Teilchendetektor-Teilchendetektor

Stanford Linear Accelerator CenterStanford Linear Accelerator Center Fragestellungen bei Fragestellungen bei BABARBABAR

BABARBABAR an der HU Berlin an der HU Berlin

Elektron-Positron-Kollisionen

Schwerpunktsenergie: 10.58 GeV

Datennahme: Ende 1999-April 2008

Teilchenphysik mit Teilchenphysik mit BABARBABAR (AG Lacker) (AG Lacker)

Yoichiro Nambu Fermi Inst., USA

Makoto KobayashiKEK, Japan

Toshihide MaskawaKyoto U., Japan

Nobelpreis 2008: Gebrochene SymmetrienNobelpreis 2008: Gebrochene Symmetrien

Spontane Symmetriebrechung

in der starken Wechselwirkung

Verletzung der CP-Symmetrie

und Quarkmischung

CKMfitter: Interpretation der Daten im RahmenCKMfitter: Interpretation der Daten im Rahmen

bzw. jenseits des Standardmodellsbzw. jenseits des Standardmodells

Internationale Gruppe von 12 Experimental-

und theoretischen Physikern aus Deutschland,

Frankreich & Japan

Neues Projekt an HU: Einschränkungen auf

eine 4. Familie von Quarks & Leptonen

(H. Lacker, Andreas Menzel)

11

Studenten in internationaler ForschungStudenten in internationaler Forschung(Teilchenphysik, ähnliche für Astroteilchenphysik)(Teilchenphysik, ähnliche für Astroteilchenphysik)

Man lernt:

Hardware

Planung, Bau, Tests

Datennahme

Überwachung...

Software

Objektorientiert

große Programmpakete

Grid-Computing

Simulationen

Statistische Analysen

Methodik

Team-Arbeit in internationaler Kollaboration mit sinnvoller Aufgabenteilung

Zerlegen komplexer Probleme in Teilschritte

Koordination der Arbeit, oft über große Entfernungen

Zusammenarbeit mit Menschen anderer Kulturen und Weltanschauungen

englischsprachige Kommunikation u. Vorträge

konstruktive Konkurrenzsituationen

ATLAS Collaboration:3000 Physiker/innen (davon 1000 Studierende) aus 173 Instituten und Unis in 37 Ländern

12

Berufsentwicklung junger Teilchenphysiker/innenBerufsentwicklung junger Teilchenphysiker/innen

50% Industrie50% Industrie

50% Unis oder50% Unis oder

Forschungszentren,Forschungszentren,

z.B. CERN fellowsz.B. CERN fellows