ATLAS-Detektor am LHC

Am Large Hadron Collider (LHC) am Cern wurden im Jahr 2012 Protonenstrahlen auf Schwerpunktsenergien von 8 TeV beschleunigt,  zuk├╝nftig sind Energien von 13 TeV und sp├Ąter 14 TeV vorgesehen. An den Kollisionspunkten der Protonen werden Bedingungen erzeugt, wie sie Bruchteile von Sekunden nach dem Urknall im Universum herrschten.
Der ATLAS-Detektor am LHC untersucht die zugrunde liegenden physikalischen Prozesse. An diesem Gro├čexperiment sind mehr als 2000 Wissenschaftler und Ingenieure aus weltweit mehr als 150 Instituten im Rahmen der ATLAS-Kollaboration beteiligt. Seit Juli 2008 ist auch die Gruppe ÔÇ×Experimentelle TeilchenphysikÔÇť am Lehrstuhl f├╝r Physik und ihre Didaktik Mitglied in der ATLAS-Kollaboration. Eines der wichtigsten Ziele von ATLAS ist das Verst├Ąndnis der Teilchenmassen. Andere wichtige Aufgaben sind das Studium der Top-Physik, die Suche nach supersymmetrischen Teilchen sowie die Suche nach neuer Physik jenseits des Standardmodells der Elementarteilchenphysik.

Einer der vielbeachteten Erfolge der Auswertung der bisherigen ATLAS-Daten ist die Entdeckung des Opens external link in new windowHiggs-Bosons zusammen mit dem CMS Experiment am 4.7.2012. Die Entdeckung des Higgsbosons war die Voraussetzung des Opens external link in new windowNobelpreise 2013. Dar├╝ber hinaus gibt es aber auch eine Vielzahl anderer Ergebnisse.
Weitere interessante externe Links:
Ein ├ťberblick ├╝ber die Opens external link in new windowAtlas Ver├Âffentlichungen 
Opens external link in new windowAktuelle ATLAS-Ereignisse im Event-Display dargestellt
Opens external link in new windowAktueller LHC Betriebszustand Zurzeit finden zugunsten von Upgrade- und Wartungsarbeiten keine Kollisionen statt. Mit der Wiederaufnahme der Datennahme wird f├╝r Anfang 2015 gerechnet.
 

 


LHC-Beschleuniger am CERN, Genf

Teilchenkollision bei 7 TeV im ATLAS-Detektor

 

 

Myon-Spektrometer von ATLAS

Der Nachweis hochenergetischer Myonen erfolgt im Myon-Spektrometer, dem ├Ąu├čersten Bereich des ATLAS-Detektors. Dort sind 400000 Driftrohre in 1200 Pr├Ązisionskammern installiert, wobei zur Spurrekonstruktion im Magnetfeld eine Positionierung auf 50 Mikrometer genau erforderlich ist. Zur ├ťberpr├╝fung und Optimierung der "Performance" des Myon-Spektrometers wird eine Reihe von Tests durchgef├╝hrt. Hierbei wird aktuell vor allem die Qualit├Ąt der Spurrekonstruktion ├╝berpr├╝ft und verbessert.
Um f├╝r die zuk├╝nftig noch h├Âheren Luminosit├Ąten des LHC ger├╝stet zu sein, werden Teile des Spektrometers im Zuge eines Upgrades 2018 ausgetauscht. Bereits jetzt wird auch in der W├╝rzburger Arbeitsgruppe an der Vorbereitung, Entwicklung und Produktion dieses sogenannten New Small Wheel gearbeitet.

 

 


Schnitt durch den ATLAS-Detektor

 

Suche nach Physik jenseits des Standardmodells


Wenn supersymmetrische Partnerteilchen in der Natur existieren, sind ihre Eigenschaften durch ├╝ber 100 neue Parameter bestimmt. Am ATLAS-Experiment wird untersucht, ob supersymmetrische Teilchen bei den verf├╝gbaren Energien in instabilen Zwischenzust├Ąnden erzeugt werden k├Ânnen. Zur Entschl├╝sselung der Supersymmetrie-Parameter m├╝ssen diese Zwischenzust├Ąnde anhand der Detektorsignaturen der Teilchen im Endzustand rekonstruiert werden. Ein statistischer Nachweis von seltenen supersymmetrischen Ereignissen wird erst nach einer starken Unterdr├╝ckung der gro├čen Zahl von Untergrundprozessen durch Datenselektion m├Âglich sein.
Weitere Physikanalysen besch├Ąftigen sich mit der Suche nach neuen schweren Eichbosonen und der Suche nach Leptoquarks. Leptoquarks werden von vielen ÔÇ×Beyond the Standard ModelÔÇť Theorien vorhergesagt. Nach Ihnen wurde bereits bei HERA, LEP und am Tevatron gesucht. Die weltbesten Ausschlussgrenzen f├╝r die Existenz dieser Teilchen wurden durch die LHC Experimente erreicht. W├Ąhrend die Analyse der vollst├Ąndigen ATLAS Daten weiterhin fortgesetzt wird, beginnen wir auch an der Entwicklung und Verbesserung der Analysestrategie zu arbeiten, um die ab 2015 erwarteten Daten optimal zu nutzen.
Die Masse des W-Bosons ist einer der fundamentalen Parameter des Standard Modells. Die Bestimmung dieser Masse mit sehr gro├čer Genauigkeit wird dazu beitragen neue physikalische Szenarien theoretisch einzuschr├Ąnken. Die Messung der W-Masse ist schwierig, da der Endzustand ein Neutrino enth├Ąlt. Neutrinos entkommen aus dem Detektor jedoch ohne eine messbare Spur. Um den, aufgrund des nicht beobachteten Neutrinos, fehlende Impuls korrekt zu verstehen und  zu simulieren, wurden spezielle Studien durchgef├╝hrt. Insbesondere wurden datengetriebene Techniken entwickelt um die Teilchen korrekt zu parametrisieren, die den transversalen Impuls des W-Bosons balancieren. Das vollst├Ąndige Verst├Ąndnis der physikalischen Prozesse und des Detektors ist Voraussetzung, um die W-Masse mit der entsprechenden Pr├Ązision zu bestimmen. Ziel ist es die Masse mit einer Genauigkeit von etwa 10MeV zu bestimmen. Dies entspricht einer relativen Genauigkeit von ~ 0,0001.

 


Hypothetisches Massenspektrum supersymmetrischer Teilchen