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Physik und ihre Didaktik

Myon-Spektrometer von ATLAS

Schnitt durch den ATLAS-Detektor
Schnitt durch den ATLAS-Detektor

Der Nachweis hochenergetischer Myonen erfolgt im Myon-Spektrometer.

Das Myon-Spektrometer befindet sich im äußersten Bereich des ATLAS-Detektors. Dort sind 400000 Driftrohre in 1200 Präzisionskammern installiert, wobei zur Spurrekonstruktion im Magnetfeld eine Positionierung auf 50 Mikrometer genau erforderlich ist. Zur Überprüfung und Optimierung der "Performance" des Myon-Spektrometers wird eine Reihe von Tests durchgeführt. Hierbei wird aktuell vor allem die Qualität der Spurrekonstruktion überprüft und verbessert.

Um für die zukünftig noch höheren Luminositäten des LHC gerüstet zu sein, werden Teile des Spektrometers im Zuge eines Upgrades 2018 ausgetauscht. Bereits jetzt wird auch in der Würzburger Arbeitsgruppe an der Vorbereitung, Entwicklung und Produktion dieses sogenannten New Small Wheel gearbeitet.

Wichtige Fragen innerhalb des Standard-Modells

Die Masse des W-Bosons ist einer der fundamentalen Parameter des Standard Modells. 

Die Bestimmung dieser Masse mit sehr großer Genauigkeit wird dazu beitragen neue physikalische Szenarien theoretisch einzuschränken. Die Messung der W-Masse ist schwierig, da der Endzustand ein Neutrino enthält. 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 durchgeführt. Insbesondere wurden datengetriebene Techniken entwickelt um die Teilchen korrekt zu parametrisieren, die den transversalen Impuls des W-Bosons balancieren. Das vollständige Verständnis der physikalischen Prozesse und des Detektors ist Voraussetzung, um die W-Masse mit der entsprechenden Präzision zu bestimmen. Ziel ist es die Masse mit einer Genauigkeit von etwa 10MeV zu bestimmen. Dies entspricht einer relativen Genauigkeit von ~ 0,0001.

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Hypothetisches Massenspektrum supersymmetrischer Teilchen

Am ATLAS-Experiment wird untersucht, ob supersymmetrische Teilchen bei den verfügbaren Energien in instabilen Zwischenzuständen erzeugt werden können. 

Wenn supersymmetrische Partnerteilchen in der Natur existieren, sind ihre Eigenschaften durch über 100 neue Parameter bestimmt. Zur Entschlüsselung der Supersymmetrie-Parameter müssen diese Zwischenzustände anhand der Detektorsignaturen der Teilchen im Endzustand rekonstruiert werden. Ein statistischer Nachweis von seltenen supersymmetrischen Ereignissen wird erst nach einer starken Unterdrückung der großen Zahl von Untergrundprozessen durch Datenselektion möglich sein.

Weitere Physikanalysen beschäftigen sich mit der Suche nach neuen schweren Eichbosonen und der Suche nach Leptoquarks.

Leptoquarks werden von vielen "Beyond the Standard Model" Theorien vorhergesagt. Nach Ihnen wurde bereits bei HERA, LEP und am Tevatron gesucht. Die weltbesten Ausschlussgrenzen für die Existenz dieser Teilchen wurden durch die LHC Experimente erreicht. Während die Analyse der vollständigen 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.

 

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