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Martin zur Nedden, HU Berlin 1Physik an Hadron-Collidern, WS 2006/2007
Kap. 1: Einführung
● Übersicht Hadron-Kollider● Hadronische Strahlen und Kollisionen● Wirkungsquerschnitte in Hadron-Kollisionen● Kinematische Variabeln
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Hadron-Hadron-Collider weltweit
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Entwicklung von Beschleunigern
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25 ns
Extrem guter Detektor und Datenselektion notwendig
Ereignisrate bei ATLAS :
N = L x (pp) 109 Wechselwirkungen pro s
Aber: am häufigsten sind Untergrundereignisse
Interessante Ereignisse sind sehr selten!
Teilchenkollisionen bei LHC
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Energie im „Center of Mass“ System
Relevante „Center of Mass“ Energie der kollidierenden Partonen (q, g)
Brauchen genügend Energie, um neue Teilchen mit Massen bis zu 1 TeV zu erzeugen!
s
p p
gluon
quark
Grobe Abschätzung:
Notwendig:
ss 3
1
2
1
TeVTeVs 14126
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Vergleich Proton/Antiproton-Proton Streuung
Niedrige Energie: Valence-Quarks dominieren die harte Streuung:
Proton / Antiproton > Proton Proton
Hohe Energie: Sea-Quarks und Gluonendominieren die harte Streuung:
Proton / Antiproton = Proton Proton
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Wirkungsquerschnitt und Luminosität
Totaler inelastischerWirkungsquerschnitt
LN
Ereignisrate:
PunktförmigerWirkungsquerschnitt
p
p2252 1010 cmfm
2362
10 cms
Untergrund
Signal
starke WW
Elektroschwache WW
scmL //10 234riesiger Untergrund!!
Teilchen /s1110100 Teilchen /Kollision
> 1/h
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Ereignisse an Hadron Collider
Untergrund (häufig):
starke Wechselwirkung
Quarks, Gluonen
( LHC: ~ 20 p – p Kollisionsereignisse pro Bunch-Crossing )
Interessante Ereignisse (selten):
elektroschwache Prozesse,
Zerfall schwerer Teilchen
hochenergetische Leptonen
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Wirkungsquerschnitte an Hadron Collideren
mit LHC wir ein neuerEnergetischer Bereichzugänglich
Hadron-Collidersind Entdeckungs-maschienen
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Hadron - Hadron Kollision
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η/φ Raster im Detektor
Teilchenrichtungen η/φ
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Rapidität und Pseudorapidtät
Rapiditätsverteilung und Azimutalwinkelverteilung sindkorreliert