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

?

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

6

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

7

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

9

*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 (ulrich.husemann@desy.de)

• Heiko Lacker (heiko.lacker@physik.hu-berlin.de)

• Thomas Lohse (lohse@ifh.de)

• Klaus Mönig (klaus.moenig@desy.de)

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• Spannende Physik am LHC

• Vielseitige, interessante Aufgaben

• Arbeit im internationalen Team

• Sprechen Sie uns gern an:

• Ulrich Husemann (ulrich.husemann@desy.de)

• Heiko Lacker (heiko.lacker@physik.hu-berlin.de)

• Thomas Lohse (lohse@ifh.de)

• Klaus Mönig (klaus.moenig@desy.de)