Das LHCb-Experiment am CERNThe Large Hadron Collider beauty Experiment

Outer Tracker Gruppe des Physikalischen Instituts Heidelberg

Kor +

K+

47m144 m

440 m

Kor +

K+

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Wechselwirkungen zwischen Elementarteilchen sind normalerweise gegenüber der kombinierten Anwendung der Ladungskonjugation ("C" für Ladung, engl. charge) und Paritätsoperation ("P" für Parität) invariant. Das heißt, ein Prozess läuft in gleicher Weise ab, nachdem alle Raumkoordinaten am Ursprung gespiegelt wurden (Paritätsoperation) und die Vorzeichen der Ladungen gewechselt wurden (Ladungskonjugation).

|Vtd/Vts|

|Vub/Vcb|

Die Übergangswahrscheinlichkeit (also die Wahrscheinlichkeit, dass sich ein Quark in ein anderes umwandelt) ist proportional zu dem Betrag eines Matrixelementes der sogenannten CKM-Matrix (Cabibbo-Kobayashi-Maskawa ). Sie erlaubt die CP-Verletzung im Rahmen des Standardmodells. Die Matrix lässt sich im Unitaritätsdreieck graphisch darstellen. Bisher wurde CP-Verletzung im Kaonensystem sowie im B-Meson-System (B0: d + b, B0

s : s+ b ). Mit Beginn der Datennahme soll LHCb Ergebnisse aller wichtigen Parameter im B-Mesonen-System liefern, um das Unitaritätsdreieck mit bis dahin nicht erreichter Präzision zu testen. Unitaritätsdreieck mit im Jahre 2008

erwarteter Präzision

erwartete Verbesserung der Messungen durch LHCb, sowie Parameter, die dann erstmals gemessen werden können.

pp

Das LHCb Vorwärtsspektrometer wurde speziell zur Messung von B-Meson-Zefällen konzipiert. Die Proton-Proton-Wechselwirkung findet bei einer Schwerpunktsenergie von 14 TeV statt. Die entstehendenB und B werden bevorzugt mit geringem Transversalimpuls in eine Richtung emittiert. Der Detektor besteht grundsätzlich aus einem Spurkammersystem, Komponenten zur Teilchenidentifikation und dem Magneten. Das Spurkammersystem besteht aus dem Vertexlocater (Velo), der inneren (Inner Tracker, IT) und der äußeren Spurenkammer (Outer Tracker, OT).Zur Teilchenidentifikation stehen der RICH, das Elektron- und das hadronische Kalorimeter sowie die Myonkammern zur Verfügung.Das Magnetfeld befindet sich praktisch komplett im Innenraum des Magneten, so dass die Spuren außerhalb kaum abgelenkt werden.

Skizze des Detektors mit einem simulierten Ereignis, wie es typischerweise erwartet werden. Hadronische Ereignisse wie am LHC sind durch eine extrem hohe Anzahl an Spuren gekennzeichnet. Die Herausforderung ist es, in dem gewaltigen Untergrund die interessanten Zerfälle aufzuspüren und zu rekonstruieren .

Beispiel eines Zerfalls eines B0s. Dieses Teilchen zerfällt z.B.:

B0s DSK

Mit diesem Zerfall kann der Winkel des Unitaritätsdreiecks bestimmt werden. Die Aufgabe besteht darin, solch eine Spur aus einem Ereignis wie im linken Bild dargestellt, zu finden. Dazu werden effiziente Trigger für rein hadronische Ereignisse sowie exzellente Vertexrekonstruktion benötigt.

Wechsel-wirkungs-punkt

Der LHCb Detektor in der Aufsicht

typisches Ereignis einer hadronischen Teilchenkollision

Möglicher Zerfall eines B0s Mesons

Halle mitdem bereitsEingebautenMagneten

Wird diese Symmetrie verletzt, spricht man von CP-Verletzung. Die CP-Verletzung ist Voraussetzung für das Ungleichgewicht zwischen Materie und Antimaterie im Universum. Allerdings ist die derzeit gemessene Größe der CP- Verletzung nicht mit dem Standerdmodell in Einklang zu bringen und daher ein mögliches Anzeichen für Physik jenseits des Standardmodells.