Institut für Hochenergiephysik der Österreichischen Akademie der Wissenschaften 16. December 2003...

Institut für Hochenergiephysikder Österreichischen Akademie der Wissenschaften

16. December 200316. December 2003

Das Experiment Das Experiment CMS am Large CMS am Large

Hadron ColliderHadron Collider

Univ.Doz. DI DR. Manfred KRAMMERUniv.Doz. DI DR. Manfred KRAMMER

16. 16. Dezember Dezember

20032003M. KrammerM. Krammer 2

Der Large Hadron ColliderDer Large Hadron Collider

Umfang 27 km

~100 m unter der Erde

CERN bei Genf



Der Large Hadron ColliderDer Large Hadron Collider

Proton - Proton Beschleuniger mit 7 + 7 TeV EnergieSupraleitende Magnete: 8,3 Tesla bei 1,9 K (flüssiges Helium) Pakete zu je 1011 Protonen kollidieren im Abstand von 25 ns800 Millionen Kollisionen pro Sekunde im ExperimentEnorm hohe Datenraten

Geplante Inbetriebnahme2007



Der CMS - DetektorDer CMS - Detektor

Magnetfeld : 4 TeslaTotalgewicht: 12 500 TonnenLänge : 21,6 Meter Außendurchmesser : 15 Meter



CMS - Einige ZahlenCMS - Einige Zahlen

• Gewicht: 12 500 t, Länge: 21.6 m, Durchmesser: 15 m• Größte jemals gebaute Solenoid Magnet, Feldstärke 4 T,

Eisenmenge im Magnetjoch entspricht dem Eifelturm• Der Silizium-Detektor besteht aus mehr als 200 m2 Si• Das elektrom. Kalorimeter besteht aus 80000 Kristallen• Kollisionen all 25 ns, 40 MHz,

ca. 500 geladene Teilchen pro Kollision• Datenmenge CMS „Event builder“ 500 Gbits/s (entspricht

der Datenmenge der weltweitenTelekomunikation)• Pro Sekunde wird CMS eine Datenmenge entsprechend

10000 Encyclopedia Britannica speichern• Den CMS Event Filter bilden ~4000 Prozessoren• Auswertung im GRID (Nachfolger des WWW)



CMS - Ein weltweites UnternehmenCMS - Ein weltweites Unternehmen



CMS ZusammenbauCMS Zusammenbau



CMS Construction siteCMS Construction site



CMS UnterirdischCMS Unterirdisch



Der ‚Inner Tracker‘Der ‚Inner Tracker‘

Silizium Streifen Detektoren15 000 Detektor Module24 000 Silizium Wafer73 000 APV25 - Auslesechips9,3 Millionen sensitive Streifen

Pixel Detektoren45 Millionen Pixel

Mehr als 200 m2 sensitiveOberfläche

Länge ungefähr 6 Meter



3. Zylinderlage des Inner Barrel3. Zylinderlage des Inner BarrelTragende Struktur aus Kohlefasermaterial



Ein “Ereignis” im Inner TrcakerEin “Ereignis” im Inner TrcakerIm Mittel 20 überlagerte Kollisionen (pro 25 ns)



Aufgaben des TrackerAufgaben des Tracker

Ein großes, hochpräzises System zur Ein großes, hochpräzises System zur Vermessung der Spuren geladener Vermessung der Spuren geladener TeilchenTeilchen

Impulsauflösung (pt)/pt ≈ 1% für ein 100 GeV/c Myon Alle 25 ns durchdringen den Tracker im Mittel ungefähr

500 geladene Teilchen aus den Kollisionen Hohe Strahlenbelastung: nach 10 Jahren LHC - Betrieb

mehr als 1014 geladene Teilchen/cm2

Betriebstemperatur - 10˚C, Hochspannung (einige 100 V)

Intensive Entwicklung von strahlungsresistenten Silizium- Detektoren und

Elektronikbauteilen mit 40 MHz Taktfrequenz - diese müssen große Datenmengen speichern und verarbeiten



Silizium Streifen DetektormodulSilizium Streifen Detektormodul

Prototyp für das Inner Barrel1024 sensitive Streifen61µm Abstand zwischen den Streifen

gebaut am Institut,getestet im Teilchenstrahl



Tracker ElektronikTracker Elektronik



Optische SignalübertragungOptische Signalübertragung

Hochintegrierte Auslesechips auf ModulenHochintegrierte Auslesechips auf Modulen 0,25 µm Technologie (IBM), 40 MHz Taktfrequenz

Steuer- und Kontrollelektronik Steuer- und Kontrollelektronik Optische Übertragung von analogen und Optische Übertragung von analogen und

digitalen Signalendigitalen Signalen

HybridHybrid (2,3 x 3 cm2)für die Umwandlunganaloger Signale in optische Signale(17 000 Stück)



Schwerpunkte des Wiener InstitutsSchwerpunkte des Wiener Instituts

DetektorbauDetektorbau Entwicklung und Bau von Halbleiterdetektoren Qualifikation der Silizium Sensoren Bau von Detektormodulen

ElektronikElektronik Entwicklung und Bau von Detektorelektronik Steuer- und Kontrollelektronik, Triggerelektronik Optische Datenübertragung

Software und AlgorithmenSoftware und Algorithmen Entwicklung von Algorithmen für die Rekonstruktion Physikalische Datenanalyse



Mitarbeit am InstitutMitarbeit am Institut

Neben Vorlesungen und einführenden Neben Vorlesungen und einführenden Praktika Praktika in experimenteller in experimenteller

Teilchenphysik Teilchenphysik

bietet das Institut für bietet das Institut für Hochenergiephysik Hochenergiephysik

Möglichkeiten Möglichkeiten

in den Schwerpunkten in den Schwerpunkten Detektorbau, Elektronik, Software Detektorbau, Elektronik, Software

und physikalischer Datenanalyseund physikalischer Datenanalyse

Diplomarbeiten und Diplomarbeiten und DissertationenDissertationen zu erarbeiten.zu erarbeiten.

Weiters ist auf dem technischen Sektor die Mitarbeit im Weiters ist auf dem technischen Sektor die Mitarbeit im Rahmen von Werksverträgen möglich.Rahmen von Werksverträgen möglich.



ProjektarbeitProjektarbeit

„„Bester“ Einstieg in die experimentelle Bester“ Einstieg in die experimentelle TeilchenphysikTeilchenphysik

an unserem Institut:an unserem Institut:

Projektarbeit „Experimentelle Projektarbeit „Experimentelle Teilchenphysik“Teilchenphysik“

LV-Nr. 142.039, 8 Stunden, jedes WSLV-Nr. 142.039, 8 Stunden, jedes WS

Durchgeführt von Univ.Prof. M. Regler und Durchgeführt von Univ.Prof. M. Regler und

Univ.Doz. M. KrammerUniv.Doz. M. Krammer

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