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Elementarteilchenphysik am MPI für Physik M¨ unchen, 22. Dezember 2004 Richard Nisius (MPI M ¨ unchen) [email protected] ALEPH Cresst Magic ATLAS
Elementarteilchenphysik am MPI fuumlr Physik
Munchen 22 Dezember 2004
Richard Nisius (MPI Munchen)
nisiusmppmumpgde
ALEPH Cresst
Magic
ATLAS
Einleitung Das H1 Experiment Das Magic Teleskop Das Atlas Proj ekt Zusammenfassung
Einleitung
Das H1 Experiment
Das Magic Teleskop
Das Atlas Projekt
Zusammenfassung
Elementarteilchenphysik am MPI Munchen 22 Dezember 2004 Ric hard Nisius 2
Einleitung Das H1 Experiment Das Magic Teleskop Das Atlas Projekt Zusammenf assung
Die Organisation der Max-Planck-Gesellschaft
minus Die Max-Planck-Gesellschaft (MPG) zur Foumlrderung der Wissen-schaften eV ist eine unabhaumlngige gemeinnuumltzige Forschungs-organisation Sie foumlrdert die Forschung vorrangig in eigenenInstituten den MPIs
minus Die MPG unterhaumllt derzeit 80 Forschungsinstitute in denen mehr als12000 Mitarbeiter sowie 9100 Doktoranden PostdoktorandenGastwissenschaftler und studentische Hilfskraumlfte taumlftig sind
minus Die Forschungsgebiete der MPG sind in drei Bereiche aufgeteiltDie Biologisch-Medizinische die Chemisch-Physikalisch-Technischeund die Geisteswissenschaftliche Sektion
minus In der CPT Sektion sind 5 Institute in Muumlnchen und Umgebung ange-siedelt Dies sind die MPIs fuumlr Astrophysik extraterrestrische Physik Plasmaphysik und Quantenoptik in Garching und in Muumlnchen dasMPI fuumlr Physik (Werner-Heisenberg-Institut)
Elementarteilchenphysik am MPI Munchen 22 Dezember 2004 Ric hard Nisius 3
Einleitung Das H1 Experiment Das Magic Teleskop Das Atlas Projekt Zusammenf assung
MPI fur Physik - Aufgabe und Geschichte
Die Aufgabe
Das MPI betreibt sowohl theoretische als auch experimentel le Grundlagen-forschung auf den Gebieten der Elementarteilchen- und Astro teilchenphysik
Die Geschichte
1917 Grundung als Kaiser-Wilhelm Institut fur Physik in BerlinVorsitzender des Direktoriums war Albert Einstein
1946 Wiedergegrundet als MPI fur Physik in GottingenDer Direktor war Werner Heisenberg
1958 Umzug von G ottingen zum heutigen Standort in Munchen1960 Ausgliederung des Tochterinstituts fur Plasmaphysi k (IPP) in Garching1991 Ausgliederung der Tochterinstitute fur extraterres trische Physik (MPE)
und fur Astrophysik (MPA) in Garching
Einige ehemalige Mitarbeiter
Peter Debeye Albert Einstein Werner Heisenberg Max v La ueGerhart Luders Carl Friedrich v Weizs acker
Elementarteilchenphysik am MPI Munchen 22 Dezember 2004 Ric hard Nisius 4
Einleitung Das H1 Experiment Das Magic Teleskop Das Atlas Projekt Zusammenf assung
Das MPI fur Physik - Personal und Forschung
Die heutigen Mitarbeiter
minus Das MPI besch aftigt ca 210 Mitarbeiter und zwar 65 Wissenschaftler 115 P ersonenim technischen Dienst und 30 Personen in der Verwaltung
minus Zusatzlich forschen ca 30 Gastwissenschaftler am MPIminus Es sind ca 35 Doktoranden 10 Diplomanden und 12 Lehrlinge i n der Ausbildung
Die Forschungsschwerpunkte
minus Die Forschungsprojekte umfassen theoretische Arbeiten zu r Teilchen- und Astro-teilchenphysik Experimente an den Beschleunigern LEP (ALEPHOPAL) HERA (H1)LHC (ATLAS ) und RHIC (STAR) sowie die nicht-Beschleuniger ExperimenteMAGIC und CREST
minus Zusatzlich betreibt das Institut eine Halbleiterlabor zur Ent wicklung inovativerNachweisger ate in Neuperlach
Das MPI hat ein breites Forschungspektrum in Theorie und Exp eriment
Elementarteilchenphysik am MPI Munchen 22 Dezember 2004 Ric hard Nisius 5
Einleitung Das H1 Experiment Das Magic Teleskop Das Atlas Projekt Zusammenf assung
Auszug aus der Welt der Beschleuniger
R
BNL (Brookhaven)RHIC AA 100+100 GeVN
DESY (Hamburg)HERA ep 30+920 GeVTESLA e +eminus 250+250 GeV iexcl
iexcliexcl
iexcliexcliexclordf
IHEP (Peking)
BEBC e +eminus 6+6 GeV
I
KEK (Tokyo)
KEK-B e +eminus 35+8 GeV
6
CERN (Genf)
LEP e+eminus 1045+1045 GeVLHC pp 7000+7000 GeV
centcentcentcentcentcentcentcent
FermiLab (Chicago)Tevatron pp 1000+1000 GeV
copycopycopycopycopycopycopycopycopy
SLAC (Stanford)
PEP-II e+eminus 31+9 GeV
-Cornell (Ithaca)CESR e+eminus 6+6 GeV
LegendeLabor (Ort)RealisiertIn Planung
Elementarteilchenphysik am MPI Munchen 22 Dezember 2004 Ric hard Nisius 6
Einleitung Das H1 Experiment Das Magic Teleskop Das Atlas Projekt Zusammenf assung
Der Stand der Dinge
minus Unser heutiges Bild der Rezeptur der Natur ist
minus Es gibt drei Familien von Leptonen und Quarks
minus Sie sind Fermionen (Spin = 12) und nur die erste
Familie bildet stabile Materie p = uud und n = udd
minus Zu jedem Teilchen gibt es ein Antiteilchen mit umgekehr-
ten Ladungen aber sonst identischen Eigenschaften
minus Die Massen sind sehr verschieden und niemand weiszlig
warum Die Massen reichen von weniger als 1 eV fuumlr
das νe bis zu 175 GeV (Masse eines Gold-Atom) fuumlr
das top Quark
minus Die Wechselwirkungen der Fermionen werden durch
den Austausch von Bosonen (Spin = 12) beschrieben
Elementarteilchenphysik am MPI Munchen 22 Dezember 2004 Ric hard Nisius 7
Einleitung Das H1 Experiment Das Magic Teleskop Das Atlas Projekt Zusammenf assung
Die fundamentalen Wechselwirkungen
-
-
elek
tro-s
chw
ach
-
-
Sta
ndar
dmod
ell
-
-
Wechsel- Beispiel Boson Masse Elektrische rel Staumlrkewirkung [GeVc2] Ladung [e] (Reichweite)
Gravitation Erdanziehung Graviton 0 0 10minus38
G (infin)
schwach Kernzerfall Z 912 0 10minus5
Wplusmn 804 plusmn1 (10minus3 fm)
elektro- Coulomb- Photon 0 0 10minus2
magnetisch anziehung γ (infin)
stark Quark- Gluon 0 0 1Einschluss g (1 fm)
Elementarteilchenphysik am MPI Munchen 22 Dezember 2004 Ric hard Nisius 8
Einleitung Das H1 Experiment Das Magic Teleskop Das Atlas Projekt Zusammenf assung
Der Quark-Baukasten zur Konstruktion von Hadronen
Welche Bausteine gibt es
minus Quarks q kommen in drei Farben vor Rot Gruumln oder Blau minus Antiquarks q haben Antifarbe Antirot ( cyan ) Antigruumln ( Magenta ) oder Antiblau ( gelb )minus Quarks haben eine elektrische Ladung Q von +23 (uct) oder -13 (dsb) und Qq = minusQq
Die Bauregeln
minus Es gibt nur farblose Teilchen (drei Farben oder Farbe-Antifarbe) minus Es gibt nur Teilchen mit ganzzahliger elektrischer Ladung
Einfachste Gebilde
p = uud und Q = +23 + 23 minus 13 = 1
π+ = ud und Q = +23 + 13 = 1
Elementarteilchenphysik am MPI Munchen 22 Dezember 2004 Ric hard Nisius 9
Einleitung Das H1 Experiment Das Magic Teleskop Das Atlas Projekt Zusammenfassung
Das Proton und seine Konstituenten
minus Das besteht aus den quasi-freien uud Valenzquarks und den Seequarks
minus Die Quarks sind durch gebunden Diese Bindung sorgt fur das confinement
minus Insgesamt ergibt sich dann ein sehr komplexes Gebilde aus Val enz- und Seequarks
minus Durch Streuung von hochenergetischen Elektronen an Proton en konnen Quarks ausdem Verband befreit werden Die H aufigkeit und die kinematischen Eigenschaften
eγ
eprime
der Ereignisse geben dann Aufschluszlig uber die Quarks im Proto n
Die komplexe Struktur des Protons wird in der Elektron-Proto n Streuung untersucht
Elementarteilchenphysik am MPI Munchen 22 Dezember 2004 Ric hard Nisius 10
Einleitung Das H1 Experiment Das Magic Teleskop Das Atlas Projekt Zusammenfassung
HERA und ein H1 Ereignis
Die Beschleunigeranlagen
minus E(e+eminus) = 276 GeV
minus E(p) = 920 GeV
minusradic
sep asymp 320 GeV
Ein H1 Ereignis
frac34- pe
eprime
Hadronen
6
iexcliexclmicro
copycopycopycopy
Die Experimente H1 und Zeus nehmen seit 1989 Daten
Elementarteilchenphysik am MPI Munchen 22 Dezember 2004 Ric hard Nisius 11
Einleitung Das H1 Experiment Das Magic Teleskop Das Atlas Projekt Zusammenfassung
Magic - Was untersuchen wir
minus Das Major Atmospheric Gamma-ray Imaging Cherenkov Telescope untersucht Luft-schauer ausgel ost durch hochenergetischen Teilchen der kosmischen Strah lung
haupts achlich durch Photonen mit Hilfe derCherenkov Strahlung
minus Cherenkov Strahlung ensteht wenn sich Teil-chen in Materie mit Geschwindigkeiten gr osserder lokalen Lichtgeschwindigkeit bewegen
minus Dieser Effekt ist analog zum Uberschallknall
minus Die Erdatmosph are ist fur die CherenkovStrahlung sehr transparent
Man braucht klare N achte und groszlige Spiegel
Elementarteilchenphysik am MPI Munchen 22 Dezember 2004 Ric hard Nisius 12
Einleitung Das H1 Experiment Das Magic Teleskop Das Atlas Projekt Zusammenfassung
Magic - Das Teleskop am Roque de los Muchachos auf La Palma
Von der Prinzipskizze
uber das Modell
zum fertigen Teleskop
hiexcliexcl= 17 m A = 240 m2
und zur Einweihung
MAGIG nimmt seit Sommer diesen Jahres Daten
Elementarteilchenphysik am MPI Munchen 22 Dezember 2004 Ric hard Nisius 13
Einleitung Das H1 Experiment Das Magic Teleskop Das Atlas Projekt Zusammenfassung
Magic - Die Kamera und erste Ereignisseminus Das Kamera-Layout die Photo-Multiplier (PM) und die fert ige Kamera in ihrem Rahmen
397 PMs
180 PMs
frac34 15 m -
minus Ein simuliertes Ereignisund das erste kosmischeMuon
Wir sind schon gespannt auf die ersten Physikresultate von Ma gic
Elementarteilchenphysik am MPI Munchen 22 Dezember 2004 Ric hard Nisius 14
Einleitung Das H1 Experiment Das Magic Teleskop Das Atlas Projekt Zusammenfassung
Der Large Hadron Collider (LHC)
p
p
ALICE
ATLAS
CMS
LHC (2007 - 20xx) E = 14000 GeV
Entdeckungspotential MH = 100 minus 1000 GeV
Elementarteilchenphysik am MPI Munchen 22 Dezember 2004 Ric hard Nisius 15
Einleitung Das H1 Experiment Das Magic Teleskop Das Atlas Projekt Zusammenfassung
Der LHC - ein Proton-Proton Beschleuniger (2007 ++)
Technische Daten
L = 267 kmEp = 7 TeVNp = 11 middot 10
11 Strahl
Lumi Erwartungen
10 fbminus1 a beim Start100 fbminus1 a nominal
Alice
Schwere Kerne
LHC-B
Materie harr Antimaterie
ATLAS CMS
Higgs Produktion
Das Herzstuumlck des LHC -die supraleitenden Magnete
Laumlnge 15 mGewicht 238 tB-Feld 83 T
Temperatur 19 KStrom 12000 A
Energie 71 MJ
Elementarteilchenphysik am MPI Munchen 22 Dezember 2004 Ric hard Nisius 16
Einleitung Das H1 Experiment Das Magic Teleskop Das Atlas Projekt Zusammenfassung
Bauarbeiten fur ATLAS - die Installation im Zeitraffer
29052003300520031107200301092003271020030311200322122003
Schauen Sie doch bitte bis zum Fruhjahr 2007 noch ein paar Ma l vorbei
Elementarteilchenphysik am MPI Munchen 22 Dezember 2004 Ric hard Nisius 17
Einleitung Das H1 Experiment Das Magic Teleskop Das Atlas Projekt Zusammenfassung
Der ATLAS Detektor
-frac3445 m
6
22 m
MPI BeteiligungenMonitored Drift Tubes (MDT)
Hadron End Cap (HEC)
I
Semi Conductor Tracker (SCT)iexcl
iexcliexcl
iexcliexcl
iexcliexcl
iexcliexclmicro
Elementarteilchenphysik am MPI Munchen 22 Dezember 2004 Ric hard Nisius 18
Einleitung Das H1 Experiment Das Magic Teleskop Das Atlas Projekt Zusammenfassung
Das Hadronische Endcap Kalorimeter
minus Die Abschwaumlchung der durch die Hadronen ausgeloumls-ten Teilchen-Schauer erfolgt durch 25 mm dicke Kupfer-platten Das sensitive Material ist fluumlssiges Argon
minus Es muumlssen je 32 Module zu Raumldern zusammengefuumlgtwerden Am MPI werden 27 dieser Module gebaut
minus Insgesamt gibt es 4 Raumlder Jedes Rad hat einen Radiusvon 21 m und ein Gewicht von 67 t
Das Zusammenfuumlgen der einzelnen Module zu einem kompletten Rad ist Maszligarbeit
Elementarteilchenphysik am MPI Munchen 22 Dezember 2004 Ric hard Nisius 19
Einleitung Das H1 Experiment Das Magic Teleskop Das Atlas Projekt Zusammenfassung
Der innere Spurdetektor von ATLAS
raquoraquoraquoraquoraquoraquoraquoraquoraquo
raquoraquoraquoraquoraquoraquoraquoraquoraquo9
AAK
AAU
23 m
7 m
Der Pixel Detektorminus Radius 48 minus 16 cmminus 3 Lagen 8 Scheibenminus 14 middot 10
8 Auslesekanaumlleminus σ 12 microm (RΦ) and asymp 70 microm (zR)
Der Semi Conductor Trackerminus Radius 27 minus 52 cmminus 4 Lagen 18 Scheibenminus 63 middot 10
6 read-out channelsminus 4088 Module 61 m 2 Siliziumminus σ 16 microm (RΦ) and 580 microm (zR)
Der Transition Radiation Trackerminus Radius 56 minus 107 cmminus 420 k Auslesekanaumlleminus Xe Strahler zum Elektronnachweisminus σ 170 microm pro RoumlhrchenAm MPI bauen wir 400 Module
des SCT Vorwaumlrtsbereichs
Elementarteilchenphysik am MPI Munchen 22 Dezember 2004 Ric hard Nisius 20
Einleitung Das H1 Experiment Das Magic Teleskop Das Atlas Projekt Zusammenfassung
Vom Modell zum Modul ist ein langer Weg
frac34 -16 cm
6
8 cm
Die wichtigsten Dinge sind
minus ein Roboter zum Ausrichtender Detektoren mit einer Ge-nauigkeit von besser als 5 microm
minus ein Kleberoboterminus und viel Ruhe und Geduld
Bauzeit 1 TagModul
Elementarteilchenphysik am MPI Munchen 22 Dezember 2004 Ric hard Nisius 21
Einleitung Das H1 Experiment Das Magic Teleskop Das Atlas Projekt Zusammenfassung
Der Test eines Teilsystems
Die Integration der Module ist schwierig
minus Die Module sind sehr empfindlichminus Eine praumlzise Vermessung ist noumltig (X-Ray)minus Elektronisches Rauschen ist zu vermeidenminus Es ist nicht viel Platz die Module uumlberlappen
Beim Zusammenspiel aller Kraumlfte ist sehr viel Abstimmung noumltig
Elementarteilchenphysik am MPI Munchen 22 Dezember 2004 Ric hard Nisius 22
Einleitung Das H1 Experiment Das Magic Teleskop Das Atlas Proj ekt Zusammenfassung
Wir suchen immer noch nach Antworten auf eine Reihe von Fragen
1 Sind Quarks und Leptonen wirklich elementar oder haben sieSub-Struktur
2 Warum haben die Teilchen so verschiedene Massen
3 Gibt es das Higgs Teilchen wirklich Wenn nicht was sonst istzust andig fur die Massenerzeugung
4 Woraus besteht die Dunkle Materie
5 Wie passt die Gravitation in unser Wechselwirkungsbild
6
Es gibt viel zu entdecken - Schaun mer mal und derweil
Elementarteilchenphysik am MPI Munchen 22 Dezember 2004 Ric hard Nisius 23
Einleitung Das H1 Experiment Das Magic Teleskop Das Atlas Proj ekt Zusammenfassung
Eine kleine Auswahl interessanter Links
Dieser Vortrag httpwwwmppmumpgde nisiuswelcomeauxlehrehtml
Die Startseite der deutschen Teilchenphysik
Eine kompakte Seite mit vielen weiteren Links httpwwwteilchenphysikinfo
Zum Durcharbeiten
Ein Lernprogramm der Uni Erlangen ausdem ich Bilder entnommen habe httpwwwdidaktikphysikuni-erlangende
Zum Erholen
Eine Sammlung von Portraits und Cartoonshttpwwwthphysikuni-frankfurtde jr
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Einleitung Das H1 Experiment Das Magic Teleskop Das Atlas Proj ekt Zusammenfassung
Einleitung
Das H1 Experiment
Das Magic Teleskop
Das Atlas Projekt
Zusammenfassung
Elementarteilchenphysik am MPI Munchen 22 Dezember 2004 Ric hard Nisius 2
Einleitung Das H1 Experiment Das Magic Teleskop Das Atlas Projekt Zusammenf assung
Die Organisation der Max-Planck-Gesellschaft
minus Die Max-Planck-Gesellschaft (MPG) zur Foumlrderung der Wissen-schaften eV ist eine unabhaumlngige gemeinnuumltzige Forschungs-organisation Sie foumlrdert die Forschung vorrangig in eigenenInstituten den MPIs
minus Die MPG unterhaumllt derzeit 80 Forschungsinstitute in denen mehr als12000 Mitarbeiter sowie 9100 Doktoranden PostdoktorandenGastwissenschaftler und studentische Hilfskraumlfte taumlftig sind
minus Die Forschungsgebiete der MPG sind in drei Bereiche aufgeteiltDie Biologisch-Medizinische die Chemisch-Physikalisch-Technischeund die Geisteswissenschaftliche Sektion
minus In der CPT Sektion sind 5 Institute in Muumlnchen und Umgebung ange-siedelt Dies sind die MPIs fuumlr Astrophysik extraterrestrische Physik Plasmaphysik und Quantenoptik in Garching und in Muumlnchen dasMPI fuumlr Physik (Werner-Heisenberg-Institut)
Elementarteilchenphysik am MPI Munchen 22 Dezember 2004 Ric hard Nisius 3
Einleitung Das H1 Experiment Das Magic Teleskop Das Atlas Projekt Zusammenf assung
MPI fur Physik - Aufgabe und Geschichte
Die Aufgabe
Das MPI betreibt sowohl theoretische als auch experimentel le Grundlagen-forschung auf den Gebieten der Elementarteilchen- und Astro teilchenphysik
Die Geschichte
1917 Grundung als Kaiser-Wilhelm Institut fur Physik in BerlinVorsitzender des Direktoriums war Albert Einstein
1946 Wiedergegrundet als MPI fur Physik in GottingenDer Direktor war Werner Heisenberg
1958 Umzug von G ottingen zum heutigen Standort in Munchen1960 Ausgliederung des Tochterinstituts fur Plasmaphysi k (IPP) in Garching1991 Ausgliederung der Tochterinstitute fur extraterres trische Physik (MPE)
und fur Astrophysik (MPA) in Garching
Einige ehemalige Mitarbeiter
Peter Debeye Albert Einstein Werner Heisenberg Max v La ueGerhart Luders Carl Friedrich v Weizs acker
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Einleitung Das H1 Experiment Das Magic Teleskop Das Atlas Projekt Zusammenf assung
Das MPI fur Physik - Personal und Forschung
Die heutigen Mitarbeiter
minus Das MPI besch aftigt ca 210 Mitarbeiter und zwar 65 Wissenschaftler 115 P ersonenim technischen Dienst und 30 Personen in der Verwaltung
minus Zusatzlich forschen ca 30 Gastwissenschaftler am MPIminus Es sind ca 35 Doktoranden 10 Diplomanden und 12 Lehrlinge i n der Ausbildung
Die Forschungsschwerpunkte
minus Die Forschungsprojekte umfassen theoretische Arbeiten zu r Teilchen- und Astro-teilchenphysik Experimente an den Beschleunigern LEP (ALEPHOPAL) HERA (H1)LHC (ATLAS ) und RHIC (STAR) sowie die nicht-Beschleuniger ExperimenteMAGIC und CREST
minus Zusatzlich betreibt das Institut eine Halbleiterlabor zur Ent wicklung inovativerNachweisger ate in Neuperlach
Das MPI hat ein breites Forschungspektrum in Theorie und Exp eriment
Elementarteilchenphysik am MPI Munchen 22 Dezember 2004 Ric hard Nisius 5
Einleitung Das H1 Experiment Das Magic Teleskop Das Atlas Projekt Zusammenf assung
Auszug aus der Welt der Beschleuniger
R
BNL (Brookhaven)RHIC AA 100+100 GeVN
DESY (Hamburg)HERA ep 30+920 GeVTESLA e +eminus 250+250 GeV iexcl
iexcliexcl
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IHEP (Peking)
BEBC e +eminus 6+6 GeV
I
KEK (Tokyo)
KEK-B e +eminus 35+8 GeV
6
CERN (Genf)
LEP e+eminus 1045+1045 GeVLHC pp 7000+7000 GeV
centcentcentcentcentcentcentcent
FermiLab (Chicago)Tevatron pp 1000+1000 GeV
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SLAC (Stanford)
PEP-II e+eminus 31+9 GeV
-Cornell (Ithaca)CESR e+eminus 6+6 GeV
LegendeLabor (Ort)RealisiertIn Planung
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Einleitung Das H1 Experiment Das Magic Teleskop Das Atlas Projekt Zusammenf assung
Der Stand der Dinge
minus Unser heutiges Bild der Rezeptur der Natur ist
minus Es gibt drei Familien von Leptonen und Quarks
minus Sie sind Fermionen (Spin = 12) und nur die erste
Familie bildet stabile Materie p = uud und n = udd
minus Zu jedem Teilchen gibt es ein Antiteilchen mit umgekehr-
ten Ladungen aber sonst identischen Eigenschaften
minus Die Massen sind sehr verschieden und niemand weiszlig
warum Die Massen reichen von weniger als 1 eV fuumlr
das νe bis zu 175 GeV (Masse eines Gold-Atom) fuumlr
das top Quark
minus Die Wechselwirkungen der Fermionen werden durch
den Austausch von Bosonen (Spin = 12) beschrieben
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Einleitung Das H1 Experiment Das Magic Teleskop Das Atlas Projekt Zusammenf assung
Die fundamentalen Wechselwirkungen
-
-
elek
tro-s
chw
ach
-
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Sta
ndar
dmod
ell
-
-
Wechsel- Beispiel Boson Masse Elektrische rel Staumlrkewirkung [GeVc2] Ladung [e] (Reichweite)
Gravitation Erdanziehung Graviton 0 0 10minus38
G (infin)
schwach Kernzerfall Z 912 0 10minus5
Wplusmn 804 plusmn1 (10minus3 fm)
elektro- Coulomb- Photon 0 0 10minus2
magnetisch anziehung γ (infin)
stark Quark- Gluon 0 0 1Einschluss g (1 fm)
Elementarteilchenphysik am MPI Munchen 22 Dezember 2004 Ric hard Nisius 8
Einleitung Das H1 Experiment Das Magic Teleskop Das Atlas Projekt Zusammenf assung
Der Quark-Baukasten zur Konstruktion von Hadronen
Welche Bausteine gibt es
minus Quarks q kommen in drei Farben vor Rot Gruumln oder Blau minus Antiquarks q haben Antifarbe Antirot ( cyan ) Antigruumln ( Magenta ) oder Antiblau ( gelb )minus Quarks haben eine elektrische Ladung Q von +23 (uct) oder -13 (dsb) und Qq = minusQq
Die Bauregeln
minus Es gibt nur farblose Teilchen (drei Farben oder Farbe-Antifarbe) minus Es gibt nur Teilchen mit ganzzahliger elektrischer Ladung
Einfachste Gebilde
p = uud und Q = +23 + 23 minus 13 = 1
π+ = ud und Q = +23 + 13 = 1
Elementarteilchenphysik am MPI Munchen 22 Dezember 2004 Ric hard Nisius 9
Einleitung Das H1 Experiment Das Magic Teleskop Das Atlas Projekt Zusammenfassung
Das Proton und seine Konstituenten
minus Das besteht aus den quasi-freien uud Valenzquarks und den Seequarks
minus Die Quarks sind durch gebunden Diese Bindung sorgt fur das confinement
minus Insgesamt ergibt sich dann ein sehr komplexes Gebilde aus Val enz- und Seequarks
minus Durch Streuung von hochenergetischen Elektronen an Proton en konnen Quarks ausdem Verband befreit werden Die H aufigkeit und die kinematischen Eigenschaften
eγ
eprime
der Ereignisse geben dann Aufschluszlig uber die Quarks im Proto n
Die komplexe Struktur des Protons wird in der Elektron-Proto n Streuung untersucht
Elementarteilchenphysik am MPI Munchen 22 Dezember 2004 Ric hard Nisius 10
Einleitung Das H1 Experiment Das Magic Teleskop Das Atlas Projekt Zusammenfassung
HERA und ein H1 Ereignis
Die Beschleunigeranlagen
minus E(e+eminus) = 276 GeV
minus E(p) = 920 GeV
minusradic
sep asymp 320 GeV
Ein H1 Ereignis
frac34- pe
eprime
Hadronen
6
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Die Experimente H1 und Zeus nehmen seit 1989 Daten
Elementarteilchenphysik am MPI Munchen 22 Dezember 2004 Ric hard Nisius 11
Einleitung Das H1 Experiment Das Magic Teleskop Das Atlas Projekt Zusammenfassung
Magic - Was untersuchen wir
minus Das Major Atmospheric Gamma-ray Imaging Cherenkov Telescope untersucht Luft-schauer ausgel ost durch hochenergetischen Teilchen der kosmischen Strah lung
haupts achlich durch Photonen mit Hilfe derCherenkov Strahlung
minus Cherenkov Strahlung ensteht wenn sich Teil-chen in Materie mit Geschwindigkeiten gr osserder lokalen Lichtgeschwindigkeit bewegen
minus Dieser Effekt ist analog zum Uberschallknall
minus Die Erdatmosph are ist fur die CherenkovStrahlung sehr transparent
Man braucht klare N achte und groszlige Spiegel
Elementarteilchenphysik am MPI Munchen 22 Dezember 2004 Ric hard Nisius 12
Einleitung Das H1 Experiment Das Magic Teleskop Das Atlas Projekt Zusammenfassung
Magic - Das Teleskop am Roque de los Muchachos auf La Palma
Von der Prinzipskizze
uber das Modell
zum fertigen Teleskop
hiexcliexcl= 17 m A = 240 m2
und zur Einweihung
MAGIG nimmt seit Sommer diesen Jahres Daten
Elementarteilchenphysik am MPI Munchen 22 Dezember 2004 Ric hard Nisius 13
Einleitung Das H1 Experiment Das Magic Teleskop Das Atlas Projekt Zusammenfassung
Magic - Die Kamera und erste Ereignisseminus Das Kamera-Layout die Photo-Multiplier (PM) und die fert ige Kamera in ihrem Rahmen
397 PMs
180 PMs
frac34 15 m -
minus Ein simuliertes Ereignisund das erste kosmischeMuon
Wir sind schon gespannt auf die ersten Physikresultate von Ma gic
Elementarteilchenphysik am MPI Munchen 22 Dezember 2004 Ric hard Nisius 14
Einleitung Das H1 Experiment Das Magic Teleskop Das Atlas Projekt Zusammenfassung
Der Large Hadron Collider (LHC)
p
p
ALICE
ATLAS
CMS
LHC (2007 - 20xx) E = 14000 GeV
Entdeckungspotential MH = 100 minus 1000 GeV
Elementarteilchenphysik am MPI Munchen 22 Dezember 2004 Ric hard Nisius 15
Einleitung Das H1 Experiment Das Magic Teleskop Das Atlas Projekt Zusammenfassung
Der LHC - ein Proton-Proton Beschleuniger (2007 ++)
Technische Daten
L = 267 kmEp = 7 TeVNp = 11 middot 10
11 Strahl
Lumi Erwartungen
10 fbminus1 a beim Start100 fbminus1 a nominal
Alice
Schwere Kerne
LHC-B
Materie harr Antimaterie
ATLAS CMS
Higgs Produktion
Das Herzstuumlck des LHC -die supraleitenden Magnete
Laumlnge 15 mGewicht 238 tB-Feld 83 T
Temperatur 19 KStrom 12000 A
Energie 71 MJ
Elementarteilchenphysik am MPI Munchen 22 Dezember 2004 Ric hard Nisius 16
Einleitung Das H1 Experiment Das Magic Teleskop Das Atlas Projekt Zusammenfassung
Bauarbeiten fur ATLAS - die Installation im Zeitraffer
29052003300520031107200301092003271020030311200322122003
Schauen Sie doch bitte bis zum Fruhjahr 2007 noch ein paar Ma l vorbei
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Einleitung Das H1 Experiment Das Magic Teleskop Das Atlas Projekt Zusammenfassung
Der ATLAS Detektor
-frac3445 m
6
22 m
MPI BeteiligungenMonitored Drift Tubes (MDT)
Hadron End Cap (HEC)
I
Semi Conductor Tracker (SCT)iexcl
iexcliexcl
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iexcliexclmicro
Elementarteilchenphysik am MPI Munchen 22 Dezember 2004 Ric hard Nisius 18
Einleitung Das H1 Experiment Das Magic Teleskop Das Atlas Projekt Zusammenfassung
Das Hadronische Endcap Kalorimeter
minus Die Abschwaumlchung der durch die Hadronen ausgeloumls-ten Teilchen-Schauer erfolgt durch 25 mm dicke Kupfer-platten Das sensitive Material ist fluumlssiges Argon
minus Es muumlssen je 32 Module zu Raumldern zusammengefuumlgtwerden Am MPI werden 27 dieser Module gebaut
minus Insgesamt gibt es 4 Raumlder Jedes Rad hat einen Radiusvon 21 m und ein Gewicht von 67 t
Das Zusammenfuumlgen der einzelnen Module zu einem kompletten Rad ist Maszligarbeit
Elementarteilchenphysik am MPI Munchen 22 Dezember 2004 Ric hard Nisius 19
Einleitung Das H1 Experiment Das Magic Teleskop Das Atlas Projekt Zusammenfassung
Der innere Spurdetektor von ATLAS
raquoraquoraquoraquoraquoraquoraquoraquoraquo
raquoraquoraquoraquoraquoraquoraquoraquoraquo9
AAK
AAU
23 m
7 m
Der Pixel Detektorminus Radius 48 minus 16 cmminus 3 Lagen 8 Scheibenminus 14 middot 10
8 Auslesekanaumlleminus σ 12 microm (RΦ) and asymp 70 microm (zR)
Der Semi Conductor Trackerminus Radius 27 minus 52 cmminus 4 Lagen 18 Scheibenminus 63 middot 10
6 read-out channelsminus 4088 Module 61 m 2 Siliziumminus σ 16 microm (RΦ) and 580 microm (zR)
Der Transition Radiation Trackerminus Radius 56 minus 107 cmminus 420 k Auslesekanaumlleminus Xe Strahler zum Elektronnachweisminus σ 170 microm pro RoumlhrchenAm MPI bauen wir 400 Module
des SCT Vorwaumlrtsbereichs
Elementarteilchenphysik am MPI Munchen 22 Dezember 2004 Ric hard Nisius 20
Einleitung Das H1 Experiment Das Magic Teleskop Das Atlas Projekt Zusammenfassung
Vom Modell zum Modul ist ein langer Weg
frac34 -16 cm
6
8 cm
Die wichtigsten Dinge sind
minus ein Roboter zum Ausrichtender Detektoren mit einer Ge-nauigkeit von besser als 5 microm
minus ein Kleberoboterminus und viel Ruhe und Geduld
Bauzeit 1 TagModul
Elementarteilchenphysik am MPI Munchen 22 Dezember 2004 Ric hard Nisius 21
Einleitung Das H1 Experiment Das Magic Teleskop Das Atlas Projekt Zusammenfassung
Der Test eines Teilsystems
Die Integration der Module ist schwierig
minus Die Module sind sehr empfindlichminus Eine praumlzise Vermessung ist noumltig (X-Ray)minus Elektronisches Rauschen ist zu vermeidenminus Es ist nicht viel Platz die Module uumlberlappen
Beim Zusammenspiel aller Kraumlfte ist sehr viel Abstimmung noumltig
Elementarteilchenphysik am MPI Munchen 22 Dezember 2004 Ric hard Nisius 22
Einleitung Das H1 Experiment Das Magic Teleskop Das Atlas Proj ekt Zusammenfassung
Wir suchen immer noch nach Antworten auf eine Reihe von Fragen
1 Sind Quarks und Leptonen wirklich elementar oder haben sieSub-Struktur
2 Warum haben die Teilchen so verschiedene Massen
3 Gibt es das Higgs Teilchen wirklich Wenn nicht was sonst istzust andig fur die Massenerzeugung
4 Woraus besteht die Dunkle Materie
5 Wie passt die Gravitation in unser Wechselwirkungsbild
6
Es gibt viel zu entdecken - Schaun mer mal und derweil
Elementarteilchenphysik am MPI Munchen 22 Dezember 2004 Ric hard Nisius 23
Einleitung Das H1 Experiment Das Magic Teleskop Das Atlas Proj ekt Zusammenfassung
Eine kleine Auswahl interessanter Links
Dieser Vortrag httpwwwmppmumpgde nisiuswelcomeauxlehrehtml
Die Startseite der deutschen Teilchenphysik
Eine kompakte Seite mit vielen weiteren Links httpwwwteilchenphysikinfo
Zum Durcharbeiten
Ein Lernprogramm der Uni Erlangen ausdem ich Bilder entnommen habe httpwwwdidaktikphysikuni-erlangende
Zum Erholen
Eine Sammlung von Portraits und Cartoonshttpwwwthphysikuni-frankfurtde jr
Elementarteilchenphysik am MPI Munchen 22 Dezember 2004 Ric hard Nisius 24
Einleitung Das H1 Experiment Das Magic Teleskop Das Atlas Projekt Zusammenf assung
Die Organisation der Max-Planck-Gesellschaft
minus Die Max-Planck-Gesellschaft (MPG) zur Foumlrderung der Wissen-schaften eV ist eine unabhaumlngige gemeinnuumltzige Forschungs-organisation Sie foumlrdert die Forschung vorrangig in eigenenInstituten den MPIs
minus Die MPG unterhaumllt derzeit 80 Forschungsinstitute in denen mehr als12000 Mitarbeiter sowie 9100 Doktoranden PostdoktorandenGastwissenschaftler und studentische Hilfskraumlfte taumlftig sind
minus Die Forschungsgebiete der MPG sind in drei Bereiche aufgeteiltDie Biologisch-Medizinische die Chemisch-Physikalisch-Technischeund die Geisteswissenschaftliche Sektion
minus In der CPT Sektion sind 5 Institute in Muumlnchen und Umgebung ange-siedelt Dies sind die MPIs fuumlr Astrophysik extraterrestrische Physik Plasmaphysik und Quantenoptik in Garching und in Muumlnchen dasMPI fuumlr Physik (Werner-Heisenberg-Institut)
Elementarteilchenphysik am MPI Munchen 22 Dezember 2004 Ric hard Nisius 3
Einleitung Das H1 Experiment Das Magic Teleskop Das Atlas Projekt Zusammenf assung
MPI fur Physik - Aufgabe und Geschichte
Die Aufgabe
Das MPI betreibt sowohl theoretische als auch experimentel le Grundlagen-forschung auf den Gebieten der Elementarteilchen- und Astro teilchenphysik
Die Geschichte
1917 Grundung als Kaiser-Wilhelm Institut fur Physik in BerlinVorsitzender des Direktoriums war Albert Einstein
1946 Wiedergegrundet als MPI fur Physik in GottingenDer Direktor war Werner Heisenberg
1958 Umzug von G ottingen zum heutigen Standort in Munchen1960 Ausgliederung des Tochterinstituts fur Plasmaphysi k (IPP) in Garching1991 Ausgliederung der Tochterinstitute fur extraterres trische Physik (MPE)
und fur Astrophysik (MPA) in Garching
Einige ehemalige Mitarbeiter
Peter Debeye Albert Einstein Werner Heisenberg Max v La ueGerhart Luders Carl Friedrich v Weizs acker
Elementarteilchenphysik am MPI Munchen 22 Dezember 2004 Ric hard Nisius 4
Einleitung Das H1 Experiment Das Magic Teleskop Das Atlas Projekt Zusammenf assung
Das MPI fur Physik - Personal und Forschung
Die heutigen Mitarbeiter
minus Das MPI besch aftigt ca 210 Mitarbeiter und zwar 65 Wissenschaftler 115 P ersonenim technischen Dienst und 30 Personen in der Verwaltung
minus Zusatzlich forschen ca 30 Gastwissenschaftler am MPIminus Es sind ca 35 Doktoranden 10 Diplomanden und 12 Lehrlinge i n der Ausbildung
Die Forschungsschwerpunkte
minus Die Forschungsprojekte umfassen theoretische Arbeiten zu r Teilchen- und Astro-teilchenphysik Experimente an den Beschleunigern LEP (ALEPHOPAL) HERA (H1)LHC (ATLAS ) und RHIC (STAR) sowie die nicht-Beschleuniger ExperimenteMAGIC und CREST
minus Zusatzlich betreibt das Institut eine Halbleiterlabor zur Ent wicklung inovativerNachweisger ate in Neuperlach
Das MPI hat ein breites Forschungspektrum in Theorie und Exp eriment
Elementarteilchenphysik am MPI Munchen 22 Dezember 2004 Ric hard Nisius 5
Einleitung Das H1 Experiment Das Magic Teleskop Das Atlas Projekt Zusammenf assung
Auszug aus der Welt der Beschleuniger
R
BNL (Brookhaven)RHIC AA 100+100 GeVN
DESY (Hamburg)HERA ep 30+920 GeVTESLA e +eminus 250+250 GeV iexcl
iexcliexcl
iexcliexcliexclordf
IHEP (Peking)
BEBC e +eminus 6+6 GeV
I
KEK (Tokyo)
KEK-B e +eminus 35+8 GeV
6
CERN (Genf)
LEP e+eminus 1045+1045 GeVLHC pp 7000+7000 GeV
centcentcentcentcentcentcentcent
FermiLab (Chicago)Tevatron pp 1000+1000 GeV
copycopycopycopycopycopycopycopycopy
SLAC (Stanford)
PEP-II e+eminus 31+9 GeV
-Cornell (Ithaca)CESR e+eminus 6+6 GeV
LegendeLabor (Ort)RealisiertIn Planung
Elementarteilchenphysik am MPI Munchen 22 Dezember 2004 Ric hard Nisius 6
Einleitung Das H1 Experiment Das Magic Teleskop Das Atlas Projekt Zusammenf assung
Der Stand der Dinge
minus Unser heutiges Bild der Rezeptur der Natur ist
minus Es gibt drei Familien von Leptonen und Quarks
minus Sie sind Fermionen (Spin = 12) und nur die erste
Familie bildet stabile Materie p = uud und n = udd
minus Zu jedem Teilchen gibt es ein Antiteilchen mit umgekehr-
ten Ladungen aber sonst identischen Eigenschaften
minus Die Massen sind sehr verschieden und niemand weiszlig
warum Die Massen reichen von weniger als 1 eV fuumlr
das νe bis zu 175 GeV (Masse eines Gold-Atom) fuumlr
das top Quark
minus Die Wechselwirkungen der Fermionen werden durch
den Austausch von Bosonen (Spin = 12) beschrieben
Elementarteilchenphysik am MPI Munchen 22 Dezember 2004 Ric hard Nisius 7
Einleitung Das H1 Experiment Das Magic Teleskop Das Atlas Projekt Zusammenf assung
Die fundamentalen Wechselwirkungen
-
-
elek
tro-s
chw
ach
-
-
Sta
ndar
dmod
ell
-
-
Wechsel- Beispiel Boson Masse Elektrische rel Staumlrkewirkung [GeVc2] Ladung [e] (Reichweite)
Gravitation Erdanziehung Graviton 0 0 10minus38
G (infin)
schwach Kernzerfall Z 912 0 10minus5
Wplusmn 804 plusmn1 (10minus3 fm)
elektro- Coulomb- Photon 0 0 10minus2
magnetisch anziehung γ (infin)
stark Quark- Gluon 0 0 1Einschluss g (1 fm)
Elementarteilchenphysik am MPI Munchen 22 Dezember 2004 Ric hard Nisius 8
Einleitung Das H1 Experiment Das Magic Teleskop Das Atlas Projekt Zusammenf assung
Der Quark-Baukasten zur Konstruktion von Hadronen
Welche Bausteine gibt es
minus Quarks q kommen in drei Farben vor Rot Gruumln oder Blau minus Antiquarks q haben Antifarbe Antirot ( cyan ) Antigruumln ( Magenta ) oder Antiblau ( gelb )minus Quarks haben eine elektrische Ladung Q von +23 (uct) oder -13 (dsb) und Qq = minusQq
Die Bauregeln
minus Es gibt nur farblose Teilchen (drei Farben oder Farbe-Antifarbe) minus Es gibt nur Teilchen mit ganzzahliger elektrischer Ladung
Einfachste Gebilde
p = uud und Q = +23 + 23 minus 13 = 1
π+ = ud und Q = +23 + 13 = 1
Elementarteilchenphysik am MPI Munchen 22 Dezember 2004 Ric hard Nisius 9
Einleitung Das H1 Experiment Das Magic Teleskop Das Atlas Projekt Zusammenfassung
Das Proton und seine Konstituenten
minus Das besteht aus den quasi-freien uud Valenzquarks und den Seequarks
minus Die Quarks sind durch gebunden Diese Bindung sorgt fur das confinement
minus Insgesamt ergibt sich dann ein sehr komplexes Gebilde aus Val enz- und Seequarks
minus Durch Streuung von hochenergetischen Elektronen an Proton en konnen Quarks ausdem Verband befreit werden Die H aufigkeit und die kinematischen Eigenschaften
eγ
eprime
der Ereignisse geben dann Aufschluszlig uber die Quarks im Proto n
Die komplexe Struktur des Protons wird in der Elektron-Proto n Streuung untersucht
Elementarteilchenphysik am MPI Munchen 22 Dezember 2004 Ric hard Nisius 10
Einleitung Das H1 Experiment Das Magic Teleskop Das Atlas Projekt Zusammenfassung
HERA und ein H1 Ereignis
Die Beschleunigeranlagen
minus E(e+eminus) = 276 GeV
minus E(p) = 920 GeV
minusradic
sep asymp 320 GeV
Ein H1 Ereignis
frac34- pe
eprime
Hadronen
6
iexcliexclmicro
copycopycopycopy
Die Experimente H1 und Zeus nehmen seit 1989 Daten
Elementarteilchenphysik am MPI Munchen 22 Dezember 2004 Ric hard Nisius 11
Einleitung Das H1 Experiment Das Magic Teleskop Das Atlas Projekt Zusammenfassung
Magic - Was untersuchen wir
minus Das Major Atmospheric Gamma-ray Imaging Cherenkov Telescope untersucht Luft-schauer ausgel ost durch hochenergetischen Teilchen der kosmischen Strah lung
haupts achlich durch Photonen mit Hilfe derCherenkov Strahlung
minus Cherenkov Strahlung ensteht wenn sich Teil-chen in Materie mit Geschwindigkeiten gr osserder lokalen Lichtgeschwindigkeit bewegen
minus Dieser Effekt ist analog zum Uberschallknall
minus Die Erdatmosph are ist fur die CherenkovStrahlung sehr transparent
Man braucht klare N achte und groszlige Spiegel
Elementarteilchenphysik am MPI Munchen 22 Dezember 2004 Ric hard Nisius 12
Einleitung Das H1 Experiment Das Magic Teleskop Das Atlas Projekt Zusammenfassung
Magic - Das Teleskop am Roque de los Muchachos auf La Palma
Von der Prinzipskizze
uber das Modell
zum fertigen Teleskop
hiexcliexcl= 17 m A = 240 m2
und zur Einweihung
MAGIG nimmt seit Sommer diesen Jahres Daten
Elementarteilchenphysik am MPI Munchen 22 Dezember 2004 Ric hard Nisius 13
Einleitung Das H1 Experiment Das Magic Teleskop Das Atlas Projekt Zusammenfassung
Magic - Die Kamera und erste Ereignisseminus Das Kamera-Layout die Photo-Multiplier (PM) und die fert ige Kamera in ihrem Rahmen
397 PMs
180 PMs
frac34 15 m -
minus Ein simuliertes Ereignisund das erste kosmischeMuon
Wir sind schon gespannt auf die ersten Physikresultate von Ma gic
Elementarteilchenphysik am MPI Munchen 22 Dezember 2004 Ric hard Nisius 14
Einleitung Das H1 Experiment Das Magic Teleskop Das Atlas Projekt Zusammenfassung
Der Large Hadron Collider (LHC)
p
p
ALICE
ATLAS
CMS
LHC (2007 - 20xx) E = 14000 GeV
Entdeckungspotential MH = 100 minus 1000 GeV
Elementarteilchenphysik am MPI Munchen 22 Dezember 2004 Ric hard Nisius 15
Einleitung Das H1 Experiment Das Magic Teleskop Das Atlas Projekt Zusammenfassung
Der LHC - ein Proton-Proton Beschleuniger (2007 ++)
Technische Daten
L = 267 kmEp = 7 TeVNp = 11 middot 10
11 Strahl
Lumi Erwartungen
10 fbminus1 a beim Start100 fbminus1 a nominal
Alice
Schwere Kerne
LHC-B
Materie harr Antimaterie
ATLAS CMS
Higgs Produktion
Das Herzstuumlck des LHC -die supraleitenden Magnete
Laumlnge 15 mGewicht 238 tB-Feld 83 T
Temperatur 19 KStrom 12000 A
Energie 71 MJ
Elementarteilchenphysik am MPI Munchen 22 Dezember 2004 Ric hard Nisius 16
Einleitung Das H1 Experiment Das Magic Teleskop Das Atlas Projekt Zusammenfassung
Bauarbeiten fur ATLAS - die Installation im Zeitraffer
29052003300520031107200301092003271020030311200322122003
Schauen Sie doch bitte bis zum Fruhjahr 2007 noch ein paar Ma l vorbei
Elementarteilchenphysik am MPI Munchen 22 Dezember 2004 Ric hard Nisius 17
Einleitung Das H1 Experiment Das Magic Teleskop Das Atlas Projekt Zusammenfassung
Der ATLAS Detektor
-frac3445 m
6
22 m
MPI BeteiligungenMonitored Drift Tubes (MDT)
Hadron End Cap (HEC)
I
Semi Conductor Tracker (SCT)iexcl
iexcliexcl
iexcliexcl
iexcliexcl
iexcliexclmicro
Elementarteilchenphysik am MPI Munchen 22 Dezember 2004 Ric hard Nisius 18
Einleitung Das H1 Experiment Das Magic Teleskop Das Atlas Projekt Zusammenfassung
Das Hadronische Endcap Kalorimeter
minus Die Abschwaumlchung der durch die Hadronen ausgeloumls-ten Teilchen-Schauer erfolgt durch 25 mm dicke Kupfer-platten Das sensitive Material ist fluumlssiges Argon
minus Es muumlssen je 32 Module zu Raumldern zusammengefuumlgtwerden Am MPI werden 27 dieser Module gebaut
minus Insgesamt gibt es 4 Raumlder Jedes Rad hat einen Radiusvon 21 m und ein Gewicht von 67 t
Das Zusammenfuumlgen der einzelnen Module zu einem kompletten Rad ist Maszligarbeit
Elementarteilchenphysik am MPI Munchen 22 Dezember 2004 Ric hard Nisius 19
Einleitung Das H1 Experiment Das Magic Teleskop Das Atlas Projekt Zusammenfassung
Der innere Spurdetektor von ATLAS
raquoraquoraquoraquoraquoraquoraquoraquoraquo
raquoraquoraquoraquoraquoraquoraquoraquoraquo9
AAK
AAU
23 m
7 m
Der Pixel Detektorminus Radius 48 minus 16 cmminus 3 Lagen 8 Scheibenminus 14 middot 10
8 Auslesekanaumlleminus σ 12 microm (RΦ) and asymp 70 microm (zR)
Der Semi Conductor Trackerminus Radius 27 minus 52 cmminus 4 Lagen 18 Scheibenminus 63 middot 10
6 read-out channelsminus 4088 Module 61 m 2 Siliziumminus σ 16 microm (RΦ) and 580 microm (zR)
Der Transition Radiation Trackerminus Radius 56 minus 107 cmminus 420 k Auslesekanaumlleminus Xe Strahler zum Elektronnachweisminus σ 170 microm pro RoumlhrchenAm MPI bauen wir 400 Module
des SCT Vorwaumlrtsbereichs
Elementarteilchenphysik am MPI Munchen 22 Dezember 2004 Ric hard Nisius 20
Einleitung Das H1 Experiment Das Magic Teleskop Das Atlas Projekt Zusammenfassung
Vom Modell zum Modul ist ein langer Weg
frac34 -16 cm
6
8 cm
Die wichtigsten Dinge sind
minus ein Roboter zum Ausrichtender Detektoren mit einer Ge-nauigkeit von besser als 5 microm
minus ein Kleberoboterminus und viel Ruhe und Geduld
Bauzeit 1 TagModul
Elementarteilchenphysik am MPI Munchen 22 Dezember 2004 Ric hard Nisius 21
Einleitung Das H1 Experiment Das Magic Teleskop Das Atlas Projekt Zusammenfassung
Der Test eines Teilsystems
Die Integration der Module ist schwierig
minus Die Module sind sehr empfindlichminus Eine praumlzise Vermessung ist noumltig (X-Ray)minus Elektronisches Rauschen ist zu vermeidenminus Es ist nicht viel Platz die Module uumlberlappen
Beim Zusammenspiel aller Kraumlfte ist sehr viel Abstimmung noumltig
Elementarteilchenphysik am MPI Munchen 22 Dezember 2004 Ric hard Nisius 22
Einleitung Das H1 Experiment Das Magic Teleskop Das Atlas Proj ekt Zusammenfassung
Wir suchen immer noch nach Antworten auf eine Reihe von Fragen
1 Sind Quarks und Leptonen wirklich elementar oder haben sieSub-Struktur
2 Warum haben die Teilchen so verschiedene Massen
3 Gibt es das Higgs Teilchen wirklich Wenn nicht was sonst istzust andig fur die Massenerzeugung
4 Woraus besteht die Dunkle Materie
5 Wie passt die Gravitation in unser Wechselwirkungsbild
6
Es gibt viel zu entdecken - Schaun mer mal und derweil
Elementarteilchenphysik am MPI Munchen 22 Dezember 2004 Ric hard Nisius 23
Einleitung Das H1 Experiment Das Magic Teleskop Das Atlas Proj ekt Zusammenfassung
Eine kleine Auswahl interessanter Links
Dieser Vortrag httpwwwmppmumpgde nisiuswelcomeauxlehrehtml
Die Startseite der deutschen Teilchenphysik
Eine kompakte Seite mit vielen weiteren Links httpwwwteilchenphysikinfo
Zum Durcharbeiten
Ein Lernprogramm der Uni Erlangen ausdem ich Bilder entnommen habe httpwwwdidaktikphysikuni-erlangende
Zum Erholen
Eine Sammlung von Portraits und Cartoonshttpwwwthphysikuni-frankfurtde jr
Elementarteilchenphysik am MPI Munchen 22 Dezember 2004 Ric hard Nisius 24
Einleitung Das H1 Experiment Das Magic Teleskop Das Atlas Projekt Zusammenf assung
MPI fur Physik - Aufgabe und Geschichte
Die Aufgabe
Das MPI betreibt sowohl theoretische als auch experimentel le Grundlagen-forschung auf den Gebieten der Elementarteilchen- und Astro teilchenphysik
Die Geschichte
1917 Grundung als Kaiser-Wilhelm Institut fur Physik in BerlinVorsitzender des Direktoriums war Albert Einstein
1946 Wiedergegrundet als MPI fur Physik in GottingenDer Direktor war Werner Heisenberg
1958 Umzug von G ottingen zum heutigen Standort in Munchen1960 Ausgliederung des Tochterinstituts fur Plasmaphysi k (IPP) in Garching1991 Ausgliederung der Tochterinstitute fur extraterres trische Physik (MPE)
und fur Astrophysik (MPA) in Garching
Einige ehemalige Mitarbeiter
Peter Debeye Albert Einstein Werner Heisenberg Max v La ueGerhart Luders Carl Friedrich v Weizs acker
Elementarteilchenphysik am MPI Munchen 22 Dezember 2004 Ric hard Nisius 4
Einleitung Das H1 Experiment Das Magic Teleskop Das Atlas Projekt Zusammenf assung
Das MPI fur Physik - Personal und Forschung
Die heutigen Mitarbeiter
minus Das MPI besch aftigt ca 210 Mitarbeiter und zwar 65 Wissenschaftler 115 P ersonenim technischen Dienst und 30 Personen in der Verwaltung
minus Zusatzlich forschen ca 30 Gastwissenschaftler am MPIminus Es sind ca 35 Doktoranden 10 Diplomanden und 12 Lehrlinge i n der Ausbildung
Die Forschungsschwerpunkte
minus Die Forschungsprojekte umfassen theoretische Arbeiten zu r Teilchen- und Astro-teilchenphysik Experimente an den Beschleunigern LEP (ALEPHOPAL) HERA (H1)LHC (ATLAS ) und RHIC (STAR) sowie die nicht-Beschleuniger ExperimenteMAGIC und CREST
minus Zusatzlich betreibt das Institut eine Halbleiterlabor zur Ent wicklung inovativerNachweisger ate in Neuperlach
Das MPI hat ein breites Forschungspektrum in Theorie und Exp eriment
Elementarteilchenphysik am MPI Munchen 22 Dezember 2004 Ric hard Nisius 5
Einleitung Das H1 Experiment Das Magic Teleskop Das Atlas Projekt Zusammenf assung
Auszug aus der Welt der Beschleuniger
R
BNL (Brookhaven)RHIC AA 100+100 GeVN
DESY (Hamburg)HERA ep 30+920 GeVTESLA e +eminus 250+250 GeV iexcl
iexcliexcl
iexcliexcliexclordf
IHEP (Peking)
BEBC e +eminus 6+6 GeV
I
KEK (Tokyo)
KEK-B e +eminus 35+8 GeV
6
CERN (Genf)
LEP e+eminus 1045+1045 GeVLHC pp 7000+7000 GeV
centcentcentcentcentcentcentcent
FermiLab (Chicago)Tevatron pp 1000+1000 GeV
copycopycopycopycopycopycopycopycopy
SLAC (Stanford)
PEP-II e+eminus 31+9 GeV
-Cornell (Ithaca)CESR e+eminus 6+6 GeV
LegendeLabor (Ort)RealisiertIn Planung
Elementarteilchenphysik am MPI Munchen 22 Dezember 2004 Ric hard Nisius 6
Einleitung Das H1 Experiment Das Magic Teleskop Das Atlas Projekt Zusammenf assung
Der Stand der Dinge
minus Unser heutiges Bild der Rezeptur der Natur ist
minus Es gibt drei Familien von Leptonen und Quarks
minus Sie sind Fermionen (Spin = 12) und nur die erste
Familie bildet stabile Materie p = uud und n = udd
minus Zu jedem Teilchen gibt es ein Antiteilchen mit umgekehr-
ten Ladungen aber sonst identischen Eigenschaften
minus Die Massen sind sehr verschieden und niemand weiszlig
warum Die Massen reichen von weniger als 1 eV fuumlr
das νe bis zu 175 GeV (Masse eines Gold-Atom) fuumlr
das top Quark
minus Die Wechselwirkungen der Fermionen werden durch
den Austausch von Bosonen (Spin = 12) beschrieben
Elementarteilchenphysik am MPI Munchen 22 Dezember 2004 Ric hard Nisius 7
Einleitung Das H1 Experiment Das Magic Teleskop Das Atlas Projekt Zusammenf assung
Die fundamentalen Wechselwirkungen
-
-
elek
tro-s
chw
ach
-
-
Sta
ndar
dmod
ell
-
-
Wechsel- Beispiel Boson Masse Elektrische rel Staumlrkewirkung [GeVc2] Ladung [e] (Reichweite)
Gravitation Erdanziehung Graviton 0 0 10minus38
G (infin)
schwach Kernzerfall Z 912 0 10minus5
Wplusmn 804 plusmn1 (10minus3 fm)
elektro- Coulomb- Photon 0 0 10minus2
magnetisch anziehung γ (infin)
stark Quark- Gluon 0 0 1Einschluss g (1 fm)
Elementarteilchenphysik am MPI Munchen 22 Dezember 2004 Ric hard Nisius 8
Einleitung Das H1 Experiment Das Magic Teleskop Das Atlas Projekt Zusammenf assung
Der Quark-Baukasten zur Konstruktion von Hadronen
Welche Bausteine gibt es
minus Quarks q kommen in drei Farben vor Rot Gruumln oder Blau minus Antiquarks q haben Antifarbe Antirot ( cyan ) Antigruumln ( Magenta ) oder Antiblau ( gelb )minus Quarks haben eine elektrische Ladung Q von +23 (uct) oder -13 (dsb) und Qq = minusQq
Die Bauregeln
minus Es gibt nur farblose Teilchen (drei Farben oder Farbe-Antifarbe) minus Es gibt nur Teilchen mit ganzzahliger elektrischer Ladung
Einfachste Gebilde
p = uud und Q = +23 + 23 minus 13 = 1
π+ = ud und Q = +23 + 13 = 1
Elementarteilchenphysik am MPI Munchen 22 Dezember 2004 Ric hard Nisius 9
Einleitung Das H1 Experiment Das Magic Teleskop Das Atlas Projekt Zusammenfassung
Das Proton und seine Konstituenten
minus Das besteht aus den quasi-freien uud Valenzquarks und den Seequarks
minus Die Quarks sind durch gebunden Diese Bindung sorgt fur das confinement
minus Insgesamt ergibt sich dann ein sehr komplexes Gebilde aus Val enz- und Seequarks
minus Durch Streuung von hochenergetischen Elektronen an Proton en konnen Quarks ausdem Verband befreit werden Die H aufigkeit und die kinematischen Eigenschaften
eγ
eprime
der Ereignisse geben dann Aufschluszlig uber die Quarks im Proto n
Die komplexe Struktur des Protons wird in der Elektron-Proto n Streuung untersucht
Elementarteilchenphysik am MPI Munchen 22 Dezember 2004 Ric hard Nisius 10
Einleitung Das H1 Experiment Das Magic Teleskop Das Atlas Projekt Zusammenfassung
HERA und ein H1 Ereignis
Die Beschleunigeranlagen
minus E(e+eminus) = 276 GeV
minus E(p) = 920 GeV
minusradic
sep asymp 320 GeV
Ein H1 Ereignis
frac34- pe
eprime
Hadronen
6
iexcliexclmicro
copycopycopycopy
Die Experimente H1 und Zeus nehmen seit 1989 Daten
Elementarteilchenphysik am MPI Munchen 22 Dezember 2004 Ric hard Nisius 11
Einleitung Das H1 Experiment Das Magic Teleskop Das Atlas Projekt Zusammenfassung
Magic - Was untersuchen wir
minus Das Major Atmospheric Gamma-ray Imaging Cherenkov Telescope untersucht Luft-schauer ausgel ost durch hochenergetischen Teilchen der kosmischen Strah lung
haupts achlich durch Photonen mit Hilfe derCherenkov Strahlung
minus Cherenkov Strahlung ensteht wenn sich Teil-chen in Materie mit Geschwindigkeiten gr osserder lokalen Lichtgeschwindigkeit bewegen
minus Dieser Effekt ist analog zum Uberschallknall
minus Die Erdatmosph are ist fur die CherenkovStrahlung sehr transparent
Man braucht klare N achte und groszlige Spiegel
Elementarteilchenphysik am MPI Munchen 22 Dezember 2004 Ric hard Nisius 12
Einleitung Das H1 Experiment Das Magic Teleskop Das Atlas Projekt Zusammenfassung
Magic - Das Teleskop am Roque de los Muchachos auf La Palma
Von der Prinzipskizze
uber das Modell
zum fertigen Teleskop
hiexcliexcl= 17 m A = 240 m2
und zur Einweihung
MAGIG nimmt seit Sommer diesen Jahres Daten
Elementarteilchenphysik am MPI Munchen 22 Dezember 2004 Ric hard Nisius 13
Einleitung Das H1 Experiment Das Magic Teleskop Das Atlas Projekt Zusammenfassung
Magic - Die Kamera und erste Ereignisseminus Das Kamera-Layout die Photo-Multiplier (PM) und die fert ige Kamera in ihrem Rahmen
397 PMs
180 PMs
frac34 15 m -
minus Ein simuliertes Ereignisund das erste kosmischeMuon
Wir sind schon gespannt auf die ersten Physikresultate von Ma gic
Elementarteilchenphysik am MPI Munchen 22 Dezember 2004 Ric hard Nisius 14
Einleitung Das H1 Experiment Das Magic Teleskop Das Atlas Projekt Zusammenfassung
Der Large Hadron Collider (LHC)
p
p
ALICE
ATLAS
CMS
LHC (2007 - 20xx) E = 14000 GeV
Entdeckungspotential MH = 100 minus 1000 GeV
Elementarteilchenphysik am MPI Munchen 22 Dezember 2004 Ric hard Nisius 15
Einleitung Das H1 Experiment Das Magic Teleskop Das Atlas Projekt Zusammenfassung
Der LHC - ein Proton-Proton Beschleuniger (2007 ++)
Technische Daten
L = 267 kmEp = 7 TeVNp = 11 middot 10
11 Strahl
Lumi Erwartungen
10 fbminus1 a beim Start100 fbminus1 a nominal
Alice
Schwere Kerne
LHC-B
Materie harr Antimaterie
ATLAS CMS
Higgs Produktion
Das Herzstuumlck des LHC -die supraleitenden Magnete
Laumlnge 15 mGewicht 238 tB-Feld 83 T
Temperatur 19 KStrom 12000 A
Energie 71 MJ
Elementarteilchenphysik am MPI Munchen 22 Dezember 2004 Ric hard Nisius 16
Einleitung Das H1 Experiment Das Magic Teleskop Das Atlas Projekt Zusammenfassung
Bauarbeiten fur ATLAS - die Installation im Zeitraffer
29052003300520031107200301092003271020030311200322122003
Schauen Sie doch bitte bis zum Fruhjahr 2007 noch ein paar Ma l vorbei
Elementarteilchenphysik am MPI Munchen 22 Dezember 2004 Ric hard Nisius 17
Einleitung Das H1 Experiment Das Magic Teleskop Das Atlas Projekt Zusammenfassung
Der ATLAS Detektor
-frac3445 m
6
22 m
MPI BeteiligungenMonitored Drift Tubes (MDT)
Hadron End Cap (HEC)
I
Semi Conductor Tracker (SCT)iexcl
iexcliexcl
iexcliexcl
iexcliexcl
iexcliexclmicro
Elementarteilchenphysik am MPI Munchen 22 Dezember 2004 Ric hard Nisius 18
Einleitung Das H1 Experiment Das Magic Teleskop Das Atlas Projekt Zusammenfassung
Das Hadronische Endcap Kalorimeter
minus Die Abschwaumlchung der durch die Hadronen ausgeloumls-ten Teilchen-Schauer erfolgt durch 25 mm dicke Kupfer-platten Das sensitive Material ist fluumlssiges Argon
minus Es muumlssen je 32 Module zu Raumldern zusammengefuumlgtwerden Am MPI werden 27 dieser Module gebaut
minus Insgesamt gibt es 4 Raumlder Jedes Rad hat einen Radiusvon 21 m und ein Gewicht von 67 t
Das Zusammenfuumlgen der einzelnen Module zu einem kompletten Rad ist Maszligarbeit
Elementarteilchenphysik am MPI Munchen 22 Dezember 2004 Ric hard Nisius 19
Einleitung Das H1 Experiment Das Magic Teleskop Das Atlas Projekt Zusammenfassung
Der innere Spurdetektor von ATLAS
raquoraquoraquoraquoraquoraquoraquoraquoraquo
raquoraquoraquoraquoraquoraquoraquoraquoraquo9
AAK
AAU
23 m
7 m
Der Pixel Detektorminus Radius 48 minus 16 cmminus 3 Lagen 8 Scheibenminus 14 middot 10
8 Auslesekanaumlleminus σ 12 microm (RΦ) and asymp 70 microm (zR)
Der Semi Conductor Trackerminus Radius 27 minus 52 cmminus 4 Lagen 18 Scheibenminus 63 middot 10
6 read-out channelsminus 4088 Module 61 m 2 Siliziumminus σ 16 microm (RΦ) and 580 microm (zR)
Der Transition Radiation Trackerminus Radius 56 minus 107 cmminus 420 k Auslesekanaumlleminus Xe Strahler zum Elektronnachweisminus σ 170 microm pro RoumlhrchenAm MPI bauen wir 400 Module
des SCT Vorwaumlrtsbereichs
Elementarteilchenphysik am MPI Munchen 22 Dezember 2004 Ric hard Nisius 20
Einleitung Das H1 Experiment Das Magic Teleskop Das Atlas Projekt Zusammenfassung
Vom Modell zum Modul ist ein langer Weg
frac34 -16 cm
6
8 cm
Die wichtigsten Dinge sind
minus ein Roboter zum Ausrichtender Detektoren mit einer Ge-nauigkeit von besser als 5 microm
minus ein Kleberoboterminus und viel Ruhe und Geduld
Bauzeit 1 TagModul
Elementarteilchenphysik am MPI Munchen 22 Dezember 2004 Ric hard Nisius 21
Einleitung Das H1 Experiment Das Magic Teleskop Das Atlas Projekt Zusammenfassung
Der Test eines Teilsystems
Die Integration der Module ist schwierig
minus Die Module sind sehr empfindlichminus Eine praumlzise Vermessung ist noumltig (X-Ray)minus Elektronisches Rauschen ist zu vermeidenminus Es ist nicht viel Platz die Module uumlberlappen
Beim Zusammenspiel aller Kraumlfte ist sehr viel Abstimmung noumltig
Elementarteilchenphysik am MPI Munchen 22 Dezember 2004 Ric hard Nisius 22
Einleitung Das H1 Experiment Das Magic Teleskop Das Atlas Proj ekt Zusammenfassung
Wir suchen immer noch nach Antworten auf eine Reihe von Fragen
1 Sind Quarks und Leptonen wirklich elementar oder haben sieSub-Struktur
2 Warum haben die Teilchen so verschiedene Massen
3 Gibt es das Higgs Teilchen wirklich Wenn nicht was sonst istzust andig fur die Massenerzeugung
4 Woraus besteht die Dunkle Materie
5 Wie passt die Gravitation in unser Wechselwirkungsbild
6
Es gibt viel zu entdecken - Schaun mer mal und derweil
Elementarteilchenphysik am MPI Munchen 22 Dezember 2004 Ric hard Nisius 23
Einleitung Das H1 Experiment Das Magic Teleskop Das Atlas Proj ekt Zusammenfassung
Eine kleine Auswahl interessanter Links
Dieser Vortrag httpwwwmppmumpgde nisiuswelcomeauxlehrehtml
Die Startseite der deutschen Teilchenphysik
Eine kompakte Seite mit vielen weiteren Links httpwwwteilchenphysikinfo
Zum Durcharbeiten
Ein Lernprogramm der Uni Erlangen ausdem ich Bilder entnommen habe httpwwwdidaktikphysikuni-erlangende
Zum Erholen
Eine Sammlung von Portraits und Cartoonshttpwwwthphysikuni-frankfurtde jr
Elementarteilchenphysik am MPI Munchen 22 Dezember 2004 Ric hard Nisius 24
Einleitung Das H1 Experiment Das Magic Teleskop Das Atlas Projekt Zusammenf assung
Das MPI fur Physik - Personal und Forschung
Die heutigen Mitarbeiter
minus Das MPI besch aftigt ca 210 Mitarbeiter und zwar 65 Wissenschaftler 115 P ersonenim technischen Dienst und 30 Personen in der Verwaltung
minus Zusatzlich forschen ca 30 Gastwissenschaftler am MPIminus Es sind ca 35 Doktoranden 10 Diplomanden und 12 Lehrlinge i n der Ausbildung
Die Forschungsschwerpunkte
minus Die Forschungsprojekte umfassen theoretische Arbeiten zu r Teilchen- und Astro-teilchenphysik Experimente an den Beschleunigern LEP (ALEPHOPAL) HERA (H1)LHC (ATLAS ) und RHIC (STAR) sowie die nicht-Beschleuniger ExperimenteMAGIC und CREST
minus Zusatzlich betreibt das Institut eine Halbleiterlabor zur Ent wicklung inovativerNachweisger ate in Neuperlach
Das MPI hat ein breites Forschungspektrum in Theorie und Exp eriment
Elementarteilchenphysik am MPI Munchen 22 Dezember 2004 Ric hard Nisius 5
Einleitung Das H1 Experiment Das Magic Teleskop Das Atlas Projekt Zusammenf assung
Auszug aus der Welt der Beschleuniger
R
BNL (Brookhaven)RHIC AA 100+100 GeVN
DESY (Hamburg)HERA ep 30+920 GeVTESLA e +eminus 250+250 GeV iexcl
iexcliexcl
iexcliexcliexclordf
IHEP (Peking)
BEBC e +eminus 6+6 GeV
I
KEK (Tokyo)
KEK-B e +eminus 35+8 GeV
6
CERN (Genf)
LEP e+eminus 1045+1045 GeVLHC pp 7000+7000 GeV
centcentcentcentcentcentcentcent
FermiLab (Chicago)Tevatron pp 1000+1000 GeV
copycopycopycopycopycopycopycopycopy
SLAC (Stanford)
PEP-II e+eminus 31+9 GeV
-Cornell (Ithaca)CESR e+eminus 6+6 GeV
LegendeLabor (Ort)RealisiertIn Planung
Elementarteilchenphysik am MPI Munchen 22 Dezember 2004 Ric hard Nisius 6
Einleitung Das H1 Experiment Das Magic Teleskop Das Atlas Projekt Zusammenf assung
Der Stand der Dinge
minus Unser heutiges Bild der Rezeptur der Natur ist
minus Es gibt drei Familien von Leptonen und Quarks
minus Sie sind Fermionen (Spin = 12) und nur die erste
Familie bildet stabile Materie p = uud und n = udd
minus Zu jedem Teilchen gibt es ein Antiteilchen mit umgekehr-
ten Ladungen aber sonst identischen Eigenschaften
minus Die Massen sind sehr verschieden und niemand weiszlig
warum Die Massen reichen von weniger als 1 eV fuumlr
das νe bis zu 175 GeV (Masse eines Gold-Atom) fuumlr
das top Quark
minus Die Wechselwirkungen der Fermionen werden durch
den Austausch von Bosonen (Spin = 12) beschrieben
Elementarteilchenphysik am MPI Munchen 22 Dezember 2004 Ric hard Nisius 7
Einleitung Das H1 Experiment Das Magic Teleskop Das Atlas Projekt Zusammenf assung
Die fundamentalen Wechselwirkungen
-
-
elek
tro-s
chw
ach
-
-
Sta
ndar
dmod
ell
-
-
Wechsel- Beispiel Boson Masse Elektrische rel Staumlrkewirkung [GeVc2] Ladung [e] (Reichweite)
Gravitation Erdanziehung Graviton 0 0 10minus38
G (infin)
schwach Kernzerfall Z 912 0 10minus5
Wplusmn 804 plusmn1 (10minus3 fm)
elektro- Coulomb- Photon 0 0 10minus2
magnetisch anziehung γ (infin)
stark Quark- Gluon 0 0 1Einschluss g (1 fm)
Elementarteilchenphysik am MPI Munchen 22 Dezember 2004 Ric hard Nisius 8
Einleitung Das H1 Experiment Das Magic Teleskop Das Atlas Projekt Zusammenf assung
Der Quark-Baukasten zur Konstruktion von Hadronen
Welche Bausteine gibt es
minus Quarks q kommen in drei Farben vor Rot Gruumln oder Blau minus Antiquarks q haben Antifarbe Antirot ( cyan ) Antigruumln ( Magenta ) oder Antiblau ( gelb )minus Quarks haben eine elektrische Ladung Q von +23 (uct) oder -13 (dsb) und Qq = minusQq
Die Bauregeln
minus Es gibt nur farblose Teilchen (drei Farben oder Farbe-Antifarbe) minus Es gibt nur Teilchen mit ganzzahliger elektrischer Ladung
Einfachste Gebilde
p = uud und Q = +23 + 23 minus 13 = 1
π+ = ud und Q = +23 + 13 = 1
Elementarteilchenphysik am MPI Munchen 22 Dezember 2004 Ric hard Nisius 9
Einleitung Das H1 Experiment Das Magic Teleskop Das Atlas Projekt Zusammenfassung
Das Proton und seine Konstituenten
minus Das besteht aus den quasi-freien uud Valenzquarks und den Seequarks
minus Die Quarks sind durch gebunden Diese Bindung sorgt fur das confinement
minus Insgesamt ergibt sich dann ein sehr komplexes Gebilde aus Val enz- und Seequarks
minus Durch Streuung von hochenergetischen Elektronen an Proton en konnen Quarks ausdem Verband befreit werden Die H aufigkeit und die kinematischen Eigenschaften
eγ
eprime
der Ereignisse geben dann Aufschluszlig uber die Quarks im Proto n
Die komplexe Struktur des Protons wird in der Elektron-Proto n Streuung untersucht
Elementarteilchenphysik am MPI Munchen 22 Dezember 2004 Ric hard Nisius 10
Einleitung Das H1 Experiment Das Magic Teleskop Das Atlas Projekt Zusammenfassung
HERA und ein H1 Ereignis
Die Beschleunigeranlagen
minus E(e+eminus) = 276 GeV
minus E(p) = 920 GeV
minusradic
sep asymp 320 GeV
Ein H1 Ereignis
frac34- pe
eprime
Hadronen
6
iexcliexclmicro
copycopycopycopy
Die Experimente H1 und Zeus nehmen seit 1989 Daten
Elementarteilchenphysik am MPI Munchen 22 Dezember 2004 Ric hard Nisius 11
Einleitung Das H1 Experiment Das Magic Teleskop Das Atlas Projekt Zusammenfassung
Magic - Was untersuchen wir
minus Das Major Atmospheric Gamma-ray Imaging Cherenkov Telescope untersucht Luft-schauer ausgel ost durch hochenergetischen Teilchen der kosmischen Strah lung
haupts achlich durch Photonen mit Hilfe derCherenkov Strahlung
minus Cherenkov Strahlung ensteht wenn sich Teil-chen in Materie mit Geschwindigkeiten gr osserder lokalen Lichtgeschwindigkeit bewegen
minus Dieser Effekt ist analog zum Uberschallknall
minus Die Erdatmosph are ist fur die CherenkovStrahlung sehr transparent
Man braucht klare N achte und groszlige Spiegel
Elementarteilchenphysik am MPI Munchen 22 Dezember 2004 Ric hard Nisius 12
Einleitung Das H1 Experiment Das Magic Teleskop Das Atlas Projekt Zusammenfassung
Magic - Das Teleskop am Roque de los Muchachos auf La Palma
Von der Prinzipskizze
uber das Modell
zum fertigen Teleskop
hiexcliexcl= 17 m A = 240 m2
und zur Einweihung
MAGIG nimmt seit Sommer diesen Jahres Daten
Elementarteilchenphysik am MPI Munchen 22 Dezember 2004 Ric hard Nisius 13
Einleitung Das H1 Experiment Das Magic Teleskop Das Atlas Projekt Zusammenfassung
Magic - Die Kamera und erste Ereignisseminus Das Kamera-Layout die Photo-Multiplier (PM) und die fert ige Kamera in ihrem Rahmen
397 PMs
180 PMs
frac34 15 m -
minus Ein simuliertes Ereignisund das erste kosmischeMuon
Wir sind schon gespannt auf die ersten Physikresultate von Ma gic
Elementarteilchenphysik am MPI Munchen 22 Dezember 2004 Ric hard Nisius 14
Einleitung Das H1 Experiment Das Magic Teleskop Das Atlas Projekt Zusammenfassung
Der Large Hadron Collider (LHC)
p
p
ALICE
ATLAS
CMS
LHC (2007 - 20xx) E = 14000 GeV
Entdeckungspotential MH = 100 minus 1000 GeV
Elementarteilchenphysik am MPI Munchen 22 Dezember 2004 Ric hard Nisius 15
Einleitung Das H1 Experiment Das Magic Teleskop Das Atlas Projekt Zusammenfassung
Der LHC - ein Proton-Proton Beschleuniger (2007 ++)
Technische Daten
L = 267 kmEp = 7 TeVNp = 11 middot 10
11 Strahl
Lumi Erwartungen
10 fbminus1 a beim Start100 fbminus1 a nominal
Alice
Schwere Kerne
LHC-B
Materie harr Antimaterie
ATLAS CMS
Higgs Produktion
Das Herzstuumlck des LHC -die supraleitenden Magnete
Laumlnge 15 mGewicht 238 tB-Feld 83 T
Temperatur 19 KStrom 12000 A
Energie 71 MJ
Elementarteilchenphysik am MPI Munchen 22 Dezember 2004 Ric hard Nisius 16
Einleitung Das H1 Experiment Das Magic Teleskop Das Atlas Projekt Zusammenfassung
Bauarbeiten fur ATLAS - die Installation im Zeitraffer
29052003300520031107200301092003271020030311200322122003
Schauen Sie doch bitte bis zum Fruhjahr 2007 noch ein paar Ma l vorbei
Elementarteilchenphysik am MPI Munchen 22 Dezember 2004 Ric hard Nisius 17
Einleitung Das H1 Experiment Das Magic Teleskop Das Atlas Projekt Zusammenfassung
Der ATLAS Detektor
-frac3445 m
6
22 m
MPI BeteiligungenMonitored Drift Tubes (MDT)
Hadron End Cap (HEC)
I
Semi Conductor Tracker (SCT)iexcl
iexcliexcl
iexcliexcl
iexcliexcl
iexcliexclmicro
Elementarteilchenphysik am MPI Munchen 22 Dezember 2004 Ric hard Nisius 18
Einleitung Das H1 Experiment Das Magic Teleskop Das Atlas Projekt Zusammenfassung
Das Hadronische Endcap Kalorimeter
minus Die Abschwaumlchung der durch die Hadronen ausgeloumls-ten Teilchen-Schauer erfolgt durch 25 mm dicke Kupfer-platten Das sensitive Material ist fluumlssiges Argon
minus Es muumlssen je 32 Module zu Raumldern zusammengefuumlgtwerden Am MPI werden 27 dieser Module gebaut
minus Insgesamt gibt es 4 Raumlder Jedes Rad hat einen Radiusvon 21 m und ein Gewicht von 67 t
Das Zusammenfuumlgen der einzelnen Module zu einem kompletten Rad ist Maszligarbeit
Elementarteilchenphysik am MPI Munchen 22 Dezember 2004 Ric hard Nisius 19
Einleitung Das H1 Experiment Das Magic Teleskop Das Atlas Projekt Zusammenfassung
Der innere Spurdetektor von ATLAS
raquoraquoraquoraquoraquoraquoraquoraquoraquo
raquoraquoraquoraquoraquoraquoraquoraquoraquo9
AAK
AAU
23 m
7 m
Der Pixel Detektorminus Radius 48 minus 16 cmminus 3 Lagen 8 Scheibenminus 14 middot 10
8 Auslesekanaumlleminus σ 12 microm (RΦ) and asymp 70 microm (zR)
Der Semi Conductor Trackerminus Radius 27 minus 52 cmminus 4 Lagen 18 Scheibenminus 63 middot 10
6 read-out channelsminus 4088 Module 61 m 2 Siliziumminus σ 16 microm (RΦ) and 580 microm (zR)
Der Transition Radiation Trackerminus Radius 56 minus 107 cmminus 420 k Auslesekanaumlleminus Xe Strahler zum Elektronnachweisminus σ 170 microm pro RoumlhrchenAm MPI bauen wir 400 Module
des SCT Vorwaumlrtsbereichs
Elementarteilchenphysik am MPI Munchen 22 Dezember 2004 Ric hard Nisius 20
Einleitung Das H1 Experiment Das Magic Teleskop Das Atlas Projekt Zusammenfassung
Vom Modell zum Modul ist ein langer Weg
frac34 -16 cm
6
8 cm
Die wichtigsten Dinge sind
minus ein Roboter zum Ausrichtender Detektoren mit einer Ge-nauigkeit von besser als 5 microm
minus ein Kleberoboterminus und viel Ruhe und Geduld
Bauzeit 1 TagModul
Elementarteilchenphysik am MPI Munchen 22 Dezember 2004 Ric hard Nisius 21
Einleitung Das H1 Experiment Das Magic Teleskop Das Atlas Projekt Zusammenfassung
Der Test eines Teilsystems
Die Integration der Module ist schwierig
minus Die Module sind sehr empfindlichminus Eine praumlzise Vermessung ist noumltig (X-Ray)minus Elektronisches Rauschen ist zu vermeidenminus Es ist nicht viel Platz die Module uumlberlappen
Beim Zusammenspiel aller Kraumlfte ist sehr viel Abstimmung noumltig
Elementarteilchenphysik am MPI Munchen 22 Dezember 2004 Ric hard Nisius 22
Einleitung Das H1 Experiment Das Magic Teleskop Das Atlas Proj ekt Zusammenfassung
Wir suchen immer noch nach Antworten auf eine Reihe von Fragen
1 Sind Quarks und Leptonen wirklich elementar oder haben sieSub-Struktur
2 Warum haben die Teilchen so verschiedene Massen
3 Gibt es das Higgs Teilchen wirklich Wenn nicht was sonst istzust andig fur die Massenerzeugung
4 Woraus besteht die Dunkle Materie
5 Wie passt die Gravitation in unser Wechselwirkungsbild
6
Es gibt viel zu entdecken - Schaun mer mal und derweil
Elementarteilchenphysik am MPI Munchen 22 Dezember 2004 Ric hard Nisius 23
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Eine kompakte Seite mit vielen weiteren Links httpwwwteilchenphysikinfo
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Ein Lernprogramm der Uni Erlangen ausdem ich Bilder entnommen habe httpwwwdidaktikphysikuni-erlangende
Zum Erholen
Eine Sammlung von Portraits und Cartoonshttpwwwthphysikuni-frankfurtde jr
Elementarteilchenphysik am MPI Munchen 22 Dezember 2004 Ric hard Nisius 24
Einleitung Das H1 Experiment Das Magic Teleskop Das Atlas Projekt Zusammenf assung
Auszug aus der Welt der Beschleuniger
R
BNL (Brookhaven)RHIC AA 100+100 GeVN
DESY (Hamburg)HERA ep 30+920 GeVTESLA e +eminus 250+250 GeV iexcl
iexcliexcl
iexcliexcliexclordf
IHEP (Peking)
BEBC e +eminus 6+6 GeV
I
KEK (Tokyo)
KEK-B e +eminus 35+8 GeV
6
CERN (Genf)
LEP e+eminus 1045+1045 GeVLHC pp 7000+7000 GeV
centcentcentcentcentcentcentcent
FermiLab (Chicago)Tevatron pp 1000+1000 GeV
copycopycopycopycopycopycopycopycopy
SLAC (Stanford)
PEP-II e+eminus 31+9 GeV
-Cornell (Ithaca)CESR e+eminus 6+6 GeV
LegendeLabor (Ort)RealisiertIn Planung
Elementarteilchenphysik am MPI Munchen 22 Dezember 2004 Ric hard Nisius 6
Einleitung Das H1 Experiment Das Magic Teleskop Das Atlas Projekt Zusammenf assung
Der Stand der Dinge
minus Unser heutiges Bild der Rezeptur der Natur ist
minus Es gibt drei Familien von Leptonen und Quarks
minus Sie sind Fermionen (Spin = 12) und nur die erste
Familie bildet stabile Materie p = uud und n = udd
minus Zu jedem Teilchen gibt es ein Antiteilchen mit umgekehr-
ten Ladungen aber sonst identischen Eigenschaften
minus Die Massen sind sehr verschieden und niemand weiszlig
warum Die Massen reichen von weniger als 1 eV fuumlr
das νe bis zu 175 GeV (Masse eines Gold-Atom) fuumlr
das top Quark
minus Die Wechselwirkungen der Fermionen werden durch
den Austausch von Bosonen (Spin = 12) beschrieben
Elementarteilchenphysik am MPI Munchen 22 Dezember 2004 Ric hard Nisius 7
Einleitung Das H1 Experiment Das Magic Teleskop Das Atlas Projekt Zusammenf assung
Die fundamentalen Wechselwirkungen
-
-
elek
tro-s
chw
ach
-
-
Sta
ndar
dmod
ell
-
-
Wechsel- Beispiel Boson Masse Elektrische rel Staumlrkewirkung [GeVc2] Ladung [e] (Reichweite)
Gravitation Erdanziehung Graviton 0 0 10minus38
G (infin)
schwach Kernzerfall Z 912 0 10minus5
Wplusmn 804 plusmn1 (10minus3 fm)
elektro- Coulomb- Photon 0 0 10minus2
magnetisch anziehung γ (infin)
stark Quark- Gluon 0 0 1Einschluss g (1 fm)
Elementarteilchenphysik am MPI Munchen 22 Dezember 2004 Ric hard Nisius 8
Einleitung Das H1 Experiment Das Magic Teleskop Das Atlas Projekt Zusammenf assung
Der Quark-Baukasten zur Konstruktion von Hadronen
Welche Bausteine gibt es
minus Quarks q kommen in drei Farben vor Rot Gruumln oder Blau minus Antiquarks q haben Antifarbe Antirot ( cyan ) Antigruumln ( Magenta ) oder Antiblau ( gelb )minus Quarks haben eine elektrische Ladung Q von +23 (uct) oder -13 (dsb) und Qq = minusQq
Die Bauregeln
minus Es gibt nur farblose Teilchen (drei Farben oder Farbe-Antifarbe) minus Es gibt nur Teilchen mit ganzzahliger elektrischer Ladung
Einfachste Gebilde
p = uud und Q = +23 + 23 minus 13 = 1
π+ = ud und Q = +23 + 13 = 1
Elementarteilchenphysik am MPI Munchen 22 Dezember 2004 Ric hard Nisius 9
Einleitung Das H1 Experiment Das Magic Teleskop Das Atlas Projekt Zusammenfassung
Das Proton und seine Konstituenten
minus Das besteht aus den quasi-freien uud Valenzquarks und den Seequarks
minus Die Quarks sind durch gebunden Diese Bindung sorgt fur das confinement
minus Insgesamt ergibt sich dann ein sehr komplexes Gebilde aus Val enz- und Seequarks
minus Durch Streuung von hochenergetischen Elektronen an Proton en konnen Quarks ausdem Verband befreit werden Die H aufigkeit und die kinematischen Eigenschaften
eγ
eprime
der Ereignisse geben dann Aufschluszlig uber die Quarks im Proto n
Die komplexe Struktur des Protons wird in der Elektron-Proto n Streuung untersucht
Elementarteilchenphysik am MPI Munchen 22 Dezember 2004 Ric hard Nisius 10
Einleitung Das H1 Experiment Das Magic Teleskop Das Atlas Projekt Zusammenfassung
HERA und ein H1 Ereignis
Die Beschleunigeranlagen
minus E(e+eminus) = 276 GeV
minus E(p) = 920 GeV
minusradic
sep asymp 320 GeV
Ein H1 Ereignis
frac34- pe
eprime
Hadronen
6
iexcliexclmicro
copycopycopycopy
Die Experimente H1 und Zeus nehmen seit 1989 Daten
Elementarteilchenphysik am MPI Munchen 22 Dezember 2004 Ric hard Nisius 11
Einleitung Das H1 Experiment Das Magic Teleskop Das Atlas Projekt Zusammenfassung
Magic - Was untersuchen wir
minus Das Major Atmospheric Gamma-ray Imaging Cherenkov Telescope untersucht Luft-schauer ausgel ost durch hochenergetischen Teilchen der kosmischen Strah lung
haupts achlich durch Photonen mit Hilfe derCherenkov Strahlung
minus Cherenkov Strahlung ensteht wenn sich Teil-chen in Materie mit Geschwindigkeiten gr osserder lokalen Lichtgeschwindigkeit bewegen
minus Dieser Effekt ist analog zum Uberschallknall
minus Die Erdatmosph are ist fur die CherenkovStrahlung sehr transparent
Man braucht klare N achte und groszlige Spiegel
Elementarteilchenphysik am MPI Munchen 22 Dezember 2004 Ric hard Nisius 12
Einleitung Das H1 Experiment Das Magic Teleskop Das Atlas Projekt Zusammenfassung
Magic - Das Teleskop am Roque de los Muchachos auf La Palma
Von der Prinzipskizze
uber das Modell
zum fertigen Teleskop
hiexcliexcl= 17 m A = 240 m2
und zur Einweihung
MAGIG nimmt seit Sommer diesen Jahres Daten
Elementarteilchenphysik am MPI Munchen 22 Dezember 2004 Ric hard Nisius 13
Einleitung Das H1 Experiment Das Magic Teleskop Das Atlas Projekt Zusammenfassung
Magic - Die Kamera und erste Ereignisseminus Das Kamera-Layout die Photo-Multiplier (PM) und die fert ige Kamera in ihrem Rahmen
397 PMs
180 PMs
frac34 15 m -
minus Ein simuliertes Ereignisund das erste kosmischeMuon
Wir sind schon gespannt auf die ersten Physikresultate von Ma gic
Elementarteilchenphysik am MPI Munchen 22 Dezember 2004 Ric hard Nisius 14
Einleitung Das H1 Experiment Das Magic Teleskop Das Atlas Projekt Zusammenfassung
Der Large Hadron Collider (LHC)
p
p
ALICE
ATLAS
CMS
LHC (2007 - 20xx) E = 14000 GeV
Entdeckungspotential MH = 100 minus 1000 GeV
Elementarteilchenphysik am MPI Munchen 22 Dezember 2004 Ric hard Nisius 15
Einleitung Das H1 Experiment Das Magic Teleskop Das Atlas Projekt Zusammenfassung
Der LHC - ein Proton-Proton Beschleuniger (2007 ++)
Technische Daten
L = 267 kmEp = 7 TeVNp = 11 middot 10
11 Strahl
Lumi Erwartungen
10 fbminus1 a beim Start100 fbminus1 a nominal
Alice
Schwere Kerne
LHC-B
Materie harr Antimaterie
ATLAS CMS
Higgs Produktion
Das Herzstuumlck des LHC -die supraleitenden Magnete
Laumlnge 15 mGewicht 238 tB-Feld 83 T
Temperatur 19 KStrom 12000 A
Energie 71 MJ
Elementarteilchenphysik am MPI Munchen 22 Dezember 2004 Ric hard Nisius 16
Einleitung Das H1 Experiment Das Magic Teleskop Das Atlas Projekt Zusammenfassung
Bauarbeiten fur ATLAS - die Installation im Zeitraffer
29052003300520031107200301092003271020030311200322122003
Schauen Sie doch bitte bis zum Fruhjahr 2007 noch ein paar Ma l vorbei
Elementarteilchenphysik am MPI Munchen 22 Dezember 2004 Ric hard Nisius 17
Einleitung Das H1 Experiment Das Magic Teleskop Das Atlas Projekt Zusammenfassung
Der ATLAS Detektor
-frac3445 m
6
22 m
MPI BeteiligungenMonitored Drift Tubes (MDT)
Hadron End Cap (HEC)
I
Semi Conductor Tracker (SCT)iexcl
iexcliexcl
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iexcliexclmicro
Elementarteilchenphysik am MPI Munchen 22 Dezember 2004 Ric hard Nisius 18
Einleitung Das H1 Experiment Das Magic Teleskop Das Atlas Projekt Zusammenfassung
Das Hadronische Endcap Kalorimeter
minus Die Abschwaumlchung der durch die Hadronen ausgeloumls-ten Teilchen-Schauer erfolgt durch 25 mm dicke Kupfer-platten Das sensitive Material ist fluumlssiges Argon
minus Es muumlssen je 32 Module zu Raumldern zusammengefuumlgtwerden Am MPI werden 27 dieser Module gebaut
minus Insgesamt gibt es 4 Raumlder Jedes Rad hat einen Radiusvon 21 m und ein Gewicht von 67 t
Das Zusammenfuumlgen der einzelnen Module zu einem kompletten Rad ist Maszligarbeit
Elementarteilchenphysik am MPI Munchen 22 Dezember 2004 Ric hard Nisius 19
Einleitung Das H1 Experiment Das Magic Teleskop Das Atlas Projekt Zusammenfassung
Der innere Spurdetektor von ATLAS
raquoraquoraquoraquoraquoraquoraquoraquoraquo
raquoraquoraquoraquoraquoraquoraquoraquoraquo9
AAK
AAU
23 m
7 m
Der Pixel Detektorminus Radius 48 minus 16 cmminus 3 Lagen 8 Scheibenminus 14 middot 10
8 Auslesekanaumlleminus σ 12 microm (RΦ) and asymp 70 microm (zR)
Der Semi Conductor Trackerminus Radius 27 minus 52 cmminus 4 Lagen 18 Scheibenminus 63 middot 10
6 read-out channelsminus 4088 Module 61 m 2 Siliziumminus σ 16 microm (RΦ) and 580 microm (zR)
Der Transition Radiation Trackerminus Radius 56 minus 107 cmminus 420 k Auslesekanaumlleminus Xe Strahler zum Elektronnachweisminus σ 170 microm pro RoumlhrchenAm MPI bauen wir 400 Module
des SCT Vorwaumlrtsbereichs
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Einleitung Das H1 Experiment Das Magic Teleskop Das Atlas Projekt Zusammenfassung
Vom Modell zum Modul ist ein langer Weg
frac34 -16 cm
6
8 cm
Die wichtigsten Dinge sind
minus ein Roboter zum Ausrichtender Detektoren mit einer Ge-nauigkeit von besser als 5 microm
minus ein Kleberoboterminus und viel Ruhe und Geduld
Bauzeit 1 TagModul
Elementarteilchenphysik am MPI Munchen 22 Dezember 2004 Ric hard Nisius 21
Einleitung Das H1 Experiment Das Magic Teleskop Das Atlas Projekt Zusammenfassung
Der Test eines Teilsystems
Die Integration der Module ist schwierig
minus Die Module sind sehr empfindlichminus Eine praumlzise Vermessung ist noumltig (X-Ray)minus Elektronisches Rauschen ist zu vermeidenminus Es ist nicht viel Platz die Module uumlberlappen
Beim Zusammenspiel aller Kraumlfte ist sehr viel Abstimmung noumltig
Elementarteilchenphysik am MPI Munchen 22 Dezember 2004 Ric hard Nisius 22
Einleitung Das H1 Experiment Das Magic Teleskop Das Atlas Proj ekt Zusammenfassung
Wir suchen immer noch nach Antworten auf eine Reihe von Fragen
1 Sind Quarks und Leptonen wirklich elementar oder haben sieSub-Struktur
2 Warum haben die Teilchen so verschiedene Massen
3 Gibt es das Higgs Teilchen wirklich Wenn nicht was sonst istzust andig fur die Massenerzeugung
4 Woraus besteht die Dunkle Materie
5 Wie passt die Gravitation in unser Wechselwirkungsbild
6
Es gibt viel zu entdecken - Schaun mer mal und derweil
Elementarteilchenphysik am MPI Munchen 22 Dezember 2004 Ric hard Nisius 23
Einleitung Das H1 Experiment Das Magic Teleskop Das Atlas Proj ekt Zusammenfassung
Eine kleine Auswahl interessanter Links
Dieser Vortrag httpwwwmppmumpgde nisiuswelcomeauxlehrehtml
Die Startseite der deutschen Teilchenphysik
Eine kompakte Seite mit vielen weiteren Links httpwwwteilchenphysikinfo
Zum Durcharbeiten
Ein Lernprogramm der Uni Erlangen ausdem ich Bilder entnommen habe httpwwwdidaktikphysikuni-erlangende
Zum Erholen
Eine Sammlung von Portraits und Cartoonshttpwwwthphysikuni-frankfurtde jr
Elementarteilchenphysik am MPI Munchen 22 Dezember 2004 Ric hard Nisius 24
Einleitung Das H1 Experiment Das Magic Teleskop Das Atlas Projekt Zusammenf assung
Der Stand der Dinge
minus Unser heutiges Bild der Rezeptur der Natur ist
minus Es gibt drei Familien von Leptonen und Quarks
minus Sie sind Fermionen (Spin = 12) und nur die erste
Familie bildet stabile Materie p = uud und n = udd
minus Zu jedem Teilchen gibt es ein Antiteilchen mit umgekehr-
ten Ladungen aber sonst identischen Eigenschaften
minus Die Massen sind sehr verschieden und niemand weiszlig
warum Die Massen reichen von weniger als 1 eV fuumlr
das νe bis zu 175 GeV (Masse eines Gold-Atom) fuumlr
das top Quark
minus Die Wechselwirkungen der Fermionen werden durch
den Austausch von Bosonen (Spin = 12) beschrieben
Elementarteilchenphysik am MPI Munchen 22 Dezember 2004 Ric hard Nisius 7
Einleitung Das H1 Experiment Das Magic Teleskop Das Atlas Projekt Zusammenf assung
Die fundamentalen Wechselwirkungen
-
-
elek
tro-s
chw
ach
-
-
Sta
ndar
dmod
ell
-
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Wechsel- Beispiel Boson Masse Elektrische rel Staumlrkewirkung [GeVc2] Ladung [e] (Reichweite)
Gravitation Erdanziehung Graviton 0 0 10minus38
G (infin)
schwach Kernzerfall Z 912 0 10minus5
Wplusmn 804 plusmn1 (10minus3 fm)
elektro- Coulomb- Photon 0 0 10minus2
magnetisch anziehung γ (infin)
stark Quark- Gluon 0 0 1Einschluss g (1 fm)
Elementarteilchenphysik am MPI Munchen 22 Dezember 2004 Ric hard Nisius 8
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Der Quark-Baukasten zur Konstruktion von Hadronen
Welche Bausteine gibt es
minus Quarks q kommen in drei Farben vor Rot Gruumln oder Blau minus Antiquarks q haben Antifarbe Antirot ( cyan ) Antigruumln ( Magenta ) oder Antiblau ( gelb )minus Quarks haben eine elektrische Ladung Q von +23 (uct) oder -13 (dsb) und Qq = minusQq
Die Bauregeln
minus Es gibt nur farblose Teilchen (drei Farben oder Farbe-Antifarbe) minus Es gibt nur Teilchen mit ganzzahliger elektrischer Ladung
Einfachste Gebilde
p = uud und Q = +23 + 23 minus 13 = 1
π+ = ud und Q = +23 + 13 = 1
Elementarteilchenphysik am MPI Munchen 22 Dezember 2004 Ric hard Nisius 9
Einleitung Das H1 Experiment Das Magic Teleskop Das Atlas Projekt Zusammenfassung
Das Proton und seine Konstituenten
minus Das besteht aus den quasi-freien uud Valenzquarks und den Seequarks
minus Die Quarks sind durch gebunden Diese Bindung sorgt fur das confinement
minus Insgesamt ergibt sich dann ein sehr komplexes Gebilde aus Val enz- und Seequarks
minus Durch Streuung von hochenergetischen Elektronen an Proton en konnen Quarks ausdem Verband befreit werden Die H aufigkeit und die kinematischen Eigenschaften
eγ
eprime
der Ereignisse geben dann Aufschluszlig uber die Quarks im Proto n
Die komplexe Struktur des Protons wird in der Elektron-Proto n Streuung untersucht
Elementarteilchenphysik am MPI Munchen 22 Dezember 2004 Ric hard Nisius 10
Einleitung Das H1 Experiment Das Magic Teleskop Das Atlas Projekt Zusammenfassung
HERA und ein H1 Ereignis
Die Beschleunigeranlagen
minus E(e+eminus) = 276 GeV
minus E(p) = 920 GeV
minusradic
sep asymp 320 GeV
Ein H1 Ereignis
frac34- pe
eprime
Hadronen
6
iexcliexclmicro
copycopycopycopy
Die Experimente H1 und Zeus nehmen seit 1989 Daten
Elementarteilchenphysik am MPI Munchen 22 Dezember 2004 Ric hard Nisius 11
Einleitung Das H1 Experiment Das Magic Teleskop Das Atlas Projekt Zusammenfassung
Magic - Was untersuchen wir
minus Das Major Atmospheric Gamma-ray Imaging Cherenkov Telescope untersucht Luft-schauer ausgel ost durch hochenergetischen Teilchen der kosmischen Strah lung
haupts achlich durch Photonen mit Hilfe derCherenkov Strahlung
minus Cherenkov Strahlung ensteht wenn sich Teil-chen in Materie mit Geschwindigkeiten gr osserder lokalen Lichtgeschwindigkeit bewegen
minus Dieser Effekt ist analog zum Uberschallknall
minus Die Erdatmosph are ist fur die CherenkovStrahlung sehr transparent
Man braucht klare N achte und groszlige Spiegel
Elementarteilchenphysik am MPI Munchen 22 Dezember 2004 Ric hard Nisius 12
Einleitung Das H1 Experiment Das Magic Teleskop Das Atlas Projekt Zusammenfassung
Magic - Das Teleskop am Roque de los Muchachos auf La Palma
Von der Prinzipskizze
uber das Modell
zum fertigen Teleskop
hiexcliexcl= 17 m A = 240 m2
und zur Einweihung
MAGIG nimmt seit Sommer diesen Jahres Daten
Elementarteilchenphysik am MPI Munchen 22 Dezember 2004 Ric hard Nisius 13
Einleitung Das H1 Experiment Das Magic Teleskop Das Atlas Projekt Zusammenfassung
Magic - Die Kamera und erste Ereignisseminus Das Kamera-Layout die Photo-Multiplier (PM) und die fert ige Kamera in ihrem Rahmen
397 PMs
180 PMs
frac34 15 m -
minus Ein simuliertes Ereignisund das erste kosmischeMuon
Wir sind schon gespannt auf die ersten Physikresultate von Ma gic
Elementarteilchenphysik am MPI Munchen 22 Dezember 2004 Ric hard Nisius 14
Einleitung Das H1 Experiment Das Magic Teleskop Das Atlas Projekt Zusammenfassung
Der Large Hadron Collider (LHC)
p
p
ALICE
ATLAS
CMS
LHC (2007 - 20xx) E = 14000 GeV
Entdeckungspotential MH = 100 minus 1000 GeV
Elementarteilchenphysik am MPI Munchen 22 Dezember 2004 Ric hard Nisius 15
Einleitung Das H1 Experiment Das Magic Teleskop Das Atlas Projekt Zusammenfassung
Der LHC - ein Proton-Proton Beschleuniger (2007 ++)
Technische Daten
L = 267 kmEp = 7 TeVNp = 11 middot 10
11 Strahl
Lumi Erwartungen
10 fbminus1 a beim Start100 fbminus1 a nominal
Alice
Schwere Kerne
LHC-B
Materie harr Antimaterie
ATLAS CMS
Higgs Produktion
Das Herzstuumlck des LHC -die supraleitenden Magnete
Laumlnge 15 mGewicht 238 tB-Feld 83 T
Temperatur 19 KStrom 12000 A
Energie 71 MJ
Elementarteilchenphysik am MPI Munchen 22 Dezember 2004 Ric hard Nisius 16
Einleitung Das H1 Experiment Das Magic Teleskop Das Atlas Projekt Zusammenfassung
Bauarbeiten fur ATLAS - die Installation im Zeitraffer
29052003300520031107200301092003271020030311200322122003
Schauen Sie doch bitte bis zum Fruhjahr 2007 noch ein paar Ma l vorbei
Elementarteilchenphysik am MPI Munchen 22 Dezember 2004 Ric hard Nisius 17
Einleitung Das H1 Experiment Das Magic Teleskop Das Atlas Projekt Zusammenfassung
Der ATLAS Detektor
-frac3445 m
6
22 m
MPI BeteiligungenMonitored Drift Tubes (MDT)
Hadron End Cap (HEC)
I
Semi Conductor Tracker (SCT)iexcl
iexcliexcl
iexcliexcl
iexcliexcl
iexcliexclmicro
Elementarteilchenphysik am MPI Munchen 22 Dezember 2004 Ric hard Nisius 18
Einleitung Das H1 Experiment Das Magic Teleskop Das Atlas Projekt Zusammenfassung
Das Hadronische Endcap Kalorimeter
minus Die Abschwaumlchung der durch die Hadronen ausgeloumls-ten Teilchen-Schauer erfolgt durch 25 mm dicke Kupfer-platten Das sensitive Material ist fluumlssiges Argon
minus Es muumlssen je 32 Module zu Raumldern zusammengefuumlgtwerden Am MPI werden 27 dieser Module gebaut
minus Insgesamt gibt es 4 Raumlder Jedes Rad hat einen Radiusvon 21 m und ein Gewicht von 67 t
Das Zusammenfuumlgen der einzelnen Module zu einem kompletten Rad ist Maszligarbeit
Elementarteilchenphysik am MPI Munchen 22 Dezember 2004 Ric hard Nisius 19
Einleitung Das H1 Experiment Das Magic Teleskop Das Atlas Projekt Zusammenfassung
Der innere Spurdetektor von ATLAS
raquoraquoraquoraquoraquoraquoraquoraquoraquo
raquoraquoraquoraquoraquoraquoraquoraquoraquo9
AAK
AAU
23 m
7 m
Der Pixel Detektorminus Radius 48 minus 16 cmminus 3 Lagen 8 Scheibenminus 14 middot 10
8 Auslesekanaumlleminus σ 12 microm (RΦ) and asymp 70 microm (zR)
Der Semi Conductor Trackerminus Radius 27 minus 52 cmminus 4 Lagen 18 Scheibenminus 63 middot 10
6 read-out channelsminus 4088 Module 61 m 2 Siliziumminus σ 16 microm (RΦ) and 580 microm (zR)
Der Transition Radiation Trackerminus Radius 56 minus 107 cmminus 420 k Auslesekanaumlleminus Xe Strahler zum Elektronnachweisminus σ 170 microm pro RoumlhrchenAm MPI bauen wir 400 Module
des SCT Vorwaumlrtsbereichs
Elementarteilchenphysik am MPI Munchen 22 Dezember 2004 Ric hard Nisius 20
Einleitung Das H1 Experiment Das Magic Teleskop Das Atlas Projekt Zusammenfassung
Vom Modell zum Modul ist ein langer Weg
frac34 -16 cm
6
8 cm
Die wichtigsten Dinge sind
minus ein Roboter zum Ausrichtender Detektoren mit einer Ge-nauigkeit von besser als 5 microm
minus ein Kleberoboterminus und viel Ruhe und Geduld
Bauzeit 1 TagModul
Elementarteilchenphysik am MPI Munchen 22 Dezember 2004 Ric hard Nisius 21
Einleitung Das H1 Experiment Das Magic Teleskop Das Atlas Projekt Zusammenfassung
Der Test eines Teilsystems
Die Integration der Module ist schwierig
minus Die Module sind sehr empfindlichminus Eine praumlzise Vermessung ist noumltig (X-Ray)minus Elektronisches Rauschen ist zu vermeidenminus Es ist nicht viel Platz die Module uumlberlappen
Beim Zusammenspiel aller Kraumlfte ist sehr viel Abstimmung noumltig
Elementarteilchenphysik am MPI Munchen 22 Dezember 2004 Ric hard Nisius 22
Einleitung Das H1 Experiment Das Magic Teleskop Das Atlas Proj ekt Zusammenfassung
Wir suchen immer noch nach Antworten auf eine Reihe von Fragen
1 Sind Quarks und Leptonen wirklich elementar oder haben sieSub-Struktur
2 Warum haben die Teilchen so verschiedene Massen
3 Gibt es das Higgs Teilchen wirklich Wenn nicht was sonst istzust andig fur die Massenerzeugung
4 Woraus besteht die Dunkle Materie
5 Wie passt die Gravitation in unser Wechselwirkungsbild
6
Es gibt viel zu entdecken - Schaun mer mal und derweil
Elementarteilchenphysik am MPI Munchen 22 Dezember 2004 Ric hard Nisius 23
Einleitung Das H1 Experiment Das Magic Teleskop Das Atlas Proj ekt Zusammenfassung
Eine kleine Auswahl interessanter Links
Dieser Vortrag httpwwwmppmumpgde nisiuswelcomeauxlehrehtml
Die Startseite der deutschen Teilchenphysik
Eine kompakte Seite mit vielen weiteren Links httpwwwteilchenphysikinfo
Zum Durcharbeiten
Ein Lernprogramm der Uni Erlangen ausdem ich Bilder entnommen habe httpwwwdidaktikphysikuni-erlangende
Zum Erholen
Eine Sammlung von Portraits und Cartoonshttpwwwthphysikuni-frankfurtde jr
Elementarteilchenphysik am MPI Munchen 22 Dezember 2004 Ric hard Nisius 24
Einleitung Das H1 Experiment Das Magic Teleskop Das Atlas Projekt Zusammenf assung
Die fundamentalen Wechselwirkungen
-
-
elek
tro-s
chw
ach
-
-
Sta
ndar
dmod
ell
-
-
Wechsel- Beispiel Boson Masse Elektrische rel Staumlrkewirkung [GeVc2] Ladung [e] (Reichweite)
Gravitation Erdanziehung Graviton 0 0 10minus38
G (infin)
schwach Kernzerfall Z 912 0 10minus5
Wplusmn 804 plusmn1 (10minus3 fm)
elektro- Coulomb- Photon 0 0 10minus2
magnetisch anziehung γ (infin)
stark Quark- Gluon 0 0 1Einschluss g (1 fm)
Elementarteilchenphysik am MPI Munchen 22 Dezember 2004 Ric hard Nisius 8
Einleitung Das H1 Experiment Das Magic Teleskop Das Atlas Projekt Zusammenf assung
Der Quark-Baukasten zur Konstruktion von Hadronen
Welche Bausteine gibt es
minus Quarks q kommen in drei Farben vor Rot Gruumln oder Blau minus Antiquarks q haben Antifarbe Antirot ( cyan ) Antigruumln ( Magenta ) oder Antiblau ( gelb )minus Quarks haben eine elektrische Ladung Q von +23 (uct) oder -13 (dsb) und Qq = minusQq
Die Bauregeln
minus Es gibt nur farblose Teilchen (drei Farben oder Farbe-Antifarbe) minus Es gibt nur Teilchen mit ganzzahliger elektrischer Ladung
Einfachste Gebilde
p = uud und Q = +23 + 23 minus 13 = 1
π+ = ud und Q = +23 + 13 = 1
Elementarteilchenphysik am MPI Munchen 22 Dezember 2004 Ric hard Nisius 9
Einleitung Das H1 Experiment Das Magic Teleskop Das Atlas Projekt Zusammenfassung
Das Proton und seine Konstituenten
minus Das besteht aus den quasi-freien uud Valenzquarks und den Seequarks
minus Die Quarks sind durch gebunden Diese Bindung sorgt fur das confinement
minus Insgesamt ergibt sich dann ein sehr komplexes Gebilde aus Val enz- und Seequarks
minus Durch Streuung von hochenergetischen Elektronen an Proton en konnen Quarks ausdem Verband befreit werden Die H aufigkeit und die kinematischen Eigenschaften
eγ
eprime
der Ereignisse geben dann Aufschluszlig uber die Quarks im Proto n
Die komplexe Struktur des Protons wird in der Elektron-Proto n Streuung untersucht
Elementarteilchenphysik am MPI Munchen 22 Dezember 2004 Ric hard Nisius 10
Einleitung Das H1 Experiment Das Magic Teleskop Das Atlas Projekt Zusammenfassung
HERA und ein H1 Ereignis
Die Beschleunigeranlagen
minus E(e+eminus) = 276 GeV
minus E(p) = 920 GeV
minusradic
sep asymp 320 GeV
Ein H1 Ereignis
frac34- pe
eprime
Hadronen
6
iexcliexclmicro
copycopycopycopy
Die Experimente H1 und Zeus nehmen seit 1989 Daten
Elementarteilchenphysik am MPI Munchen 22 Dezember 2004 Ric hard Nisius 11
Einleitung Das H1 Experiment Das Magic Teleskop Das Atlas Projekt Zusammenfassung
Magic - Was untersuchen wir
minus Das Major Atmospheric Gamma-ray Imaging Cherenkov Telescope untersucht Luft-schauer ausgel ost durch hochenergetischen Teilchen der kosmischen Strah lung
haupts achlich durch Photonen mit Hilfe derCherenkov Strahlung
minus Cherenkov Strahlung ensteht wenn sich Teil-chen in Materie mit Geschwindigkeiten gr osserder lokalen Lichtgeschwindigkeit bewegen
minus Dieser Effekt ist analog zum Uberschallknall
minus Die Erdatmosph are ist fur die CherenkovStrahlung sehr transparent
Man braucht klare N achte und groszlige Spiegel
Elementarteilchenphysik am MPI Munchen 22 Dezember 2004 Ric hard Nisius 12
Einleitung Das H1 Experiment Das Magic Teleskop Das Atlas Projekt Zusammenfassung
Magic - Das Teleskop am Roque de los Muchachos auf La Palma
Von der Prinzipskizze
uber das Modell
zum fertigen Teleskop
hiexcliexcl= 17 m A = 240 m2
und zur Einweihung
MAGIG nimmt seit Sommer diesen Jahres Daten
Elementarteilchenphysik am MPI Munchen 22 Dezember 2004 Ric hard Nisius 13
Einleitung Das H1 Experiment Das Magic Teleskop Das Atlas Projekt Zusammenfassung
Magic - Die Kamera und erste Ereignisseminus Das Kamera-Layout die Photo-Multiplier (PM) und die fert ige Kamera in ihrem Rahmen
397 PMs
180 PMs
frac34 15 m -
minus Ein simuliertes Ereignisund das erste kosmischeMuon
Wir sind schon gespannt auf die ersten Physikresultate von Ma gic
Elementarteilchenphysik am MPI Munchen 22 Dezember 2004 Ric hard Nisius 14
Einleitung Das H1 Experiment Das Magic Teleskop Das Atlas Projekt Zusammenfassung
Der Large Hadron Collider (LHC)
p
p
ALICE
ATLAS
CMS
LHC (2007 - 20xx) E = 14000 GeV
Entdeckungspotential MH = 100 minus 1000 GeV
Elementarteilchenphysik am MPI Munchen 22 Dezember 2004 Ric hard Nisius 15
Einleitung Das H1 Experiment Das Magic Teleskop Das Atlas Projekt Zusammenfassung
Der LHC - ein Proton-Proton Beschleuniger (2007 ++)
Technische Daten
L = 267 kmEp = 7 TeVNp = 11 middot 10
11 Strahl
Lumi Erwartungen
10 fbminus1 a beim Start100 fbminus1 a nominal
Alice
Schwere Kerne
LHC-B
Materie harr Antimaterie
ATLAS CMS
Higgs Produktion
Das Herzstuumlck des LHC -die supraleitenden Magnete
Laumlnge 15 mGewicht 238 tB-Feld 83 T
Temperatur 19 KStrom 12000 A
Energie 71 MJ
Elementarteilchenphysik am MPI Munchen 22 Dezember 2004 Ric hard Nisius 16
Einleitung Das H1 Experiment Das Magic Teleskop Das Atlas Projekt Zusammenfassung
Bauarbeiten fur ATLAS - die Installation im Zeitraffer
29052003300520031107200301092003271020030311200322122003
Schauen Sie doch bitte bis zum Fruhjahr 2007 noch ein paar Ma l vorbei
Elementarteilchenphysik am MPI Munchen 22 Dezember 2004 Ric hard Nisius 17
Einleitung Das H1 Experiment Das Magic Teleskop Das Atlas Projekt Zusammenfassung
Der ATLAS Detektor
-frac3445 m
6
22 m
MPI BeteiligungenMonitored Drift Tubes (MDT)
Hadron End Cap (HEC)
I
Semi Conductor Tracker (SCT)iexcl
iexcliexcl
iexcliexcl
iexcliexcl
iexcliexclmicro
Elementarteilchenphysik am MPI Munchen 22 Dezember 2004 Ric hard Nisius 18
Einleitung Das H1 Experiment Das Magic Teleskop Das Atlas Projekt Zusammenfassung
Das Hadronische Endcap Kalorimeter
minus Die Abschwaumlchung der durch die Hadronen ausgeloumls-ten Teilchen-Schauer erfolgt durch 25 mm dicke Kupfer-platten Das sensitive Material ist fluumlssiges Argon
minus Es muumlssen je 32 Module zu Raumldern zusammengefuumlgtwerden Am MPI werden 27 dieser Module gebaut
minus Insgesamt gibt es 4 Raumlder Jedes Rad hat einen Radiusvon 21 m und ein Gewicht von 67 t
Das Zusammenfuumlgen der einzelnen Module zu einem kompletten Rad ist Maszligarbeit
Elementarteilchenphysik am MPI Munchen 22 Dezember 2004 Ric hard Nisius 19
Einleitung Das H1 Experiment Das Magic Teleskop Das Atlas Projekt Zusammenfassung
Der innere Spurdetektor von ATLAS
raquoraquoraquoraquoraquoraquoraquoraquoraquo
raquoraquoraquoraquoraquoraquoraquoraquoraquo9
AAK
AAU
23 m
7 m
Der Pixel Detektorminus Radius 48 minus 16 cmminus 3 Lagen 8 Scheibenminus 14 middot 10
8 Auslesekanaumlleminus σ 12 microm (RΦ) and asymp 70 microm (zR)
Der Semi Conductor Trackerminus Radius 27 minus 52 cmminus 4 Lagen 18 Scheibenminus 63 middot 10
6 read-out channelsminus 4088 Module 61 m 2 Siliziumminus σ 16 microm (RΦ) and 580 microm (zR)
Der Transition Radiation Trackerminus Radius 56 minus 107 cmminus 420 k Auslesekanaumlleminus Xe Strahler zum Elektronnachweisminus σ 170 microm pro RoumlhrchenAm MPI bauen wir 400 Module
des SCT Vorwaumlrtsbereichs
Elementarteilchenphysik am MPI Munchen 22 Dezember 2004 Ric hard Nisius 20
Einleitung Das H1 Experiment Das Magic Teleskop Das Atlas Projekt Zusammenfassung
Vom Modell zum Modul ist ein langer Weg
frac34 -16 cm
6
8 cm
Die wichtigsten Dinge sind
minus ein Roboter zum Ausrichtender Detektoren mit einer Ge-nauigkeit von besser als 5 microm
minus ein Kleberoboterminus und viel Ruhe und Geduld
Bauzeit 1 TagModul
Elementarteilchenphysik am MPI Munchen 22 Dezember 2004 Ric hard Nisius 21
Einleitung Das H1 Experiment Das Magic Teleskop Das Atlas Projekt Zusammenfassung
Der Test eines Teilsystems
Die Integration der Module ist schwierig
minus Die Module sind sehr empfindlichminus Eine praumlzise Vermessung ist noumltig (X-Ray)minus Elektronisches Rauschen ist zu vermeidenminus Es ist nicht viel Platz die Module uumlberlappen
Beim Zusammenspiel aller Kraumlfte ist sehr viel Abstimmung noumltig
Elementarteilchenphysik am MPI Munchen 22 Dezember 2004 Ric hard Nisius 22
Einleitung Das H1 Experiment Das Magic Teleskop Das Atlas Proj ekt Zusammenfassung
Wir suchen immer noch nach Antworten auf eine Reihe von Fragen
1 Sind Quarks und Leptonen wirklich elementar oder haben sieSub-Struktur
2 Warum haben die Teilchen so verschiedene Massen
3 Gibt es das Higgs Teilchen wirklich Wenn nicht was sonst istzust andig fur die Massenerzeugung
4 Woraus besteht die Dunkle Materie
5 Wie passt die Gravitation in unser Wechselwirkungsbild
6
Es gibt viel zu entdecken - Schaun mer mal und derweil
Elementarteilchenphysik am MPI Munchen 22 Dezember 2004 Ric hard Nisius 23
Einleitung Das H1 Experiment Das Magic Teleskop Das Atlas Proj ekt Zusammenfassung
Eine kleine Auswahl interessanter Links
Dieser Vortrag httpwwwmppmumpgde nisiuswelcomeauxlehrehtml
Die Startseite der deutschen Teilchenphysik
Eine kompakte Seite mit vielen weiteren Links httpwwwteilchenphysikinfo
Zum Durcharbeiten
Ein Lernprogramm der Uni Erlangen ausdem ich Bilder entnommen habe httpwwwdidaktikphysikuni-erlangende
Zum Erholen
Eine Sammlung von Portraits und Cartoonshttpwwwthphysikuni-frankfurtde jr
Elementarteilchenphysik am MPI Munchen 22 Dezember 2004 Ric hard Nisius 24
Einleitung Das H1 Experiment Das Magic Teleskop Das Atlas Projekt Zusammenf assung
Der Quark-Baukasten zur Konstruktion von Hadronen
Welche Bausteine gibt es
minus Quarks q kommen in drei Farben vor Rot Gruumln oder Blau minus Antiquarks q haben Antifarbe Antirot ( cyan ) Antigruumln ( Magenta ) oder Antiblau ( gelb )minus Quarks haben eine elektrische Ladung Q von +23 (uct) oder -13 (dsb) und Qq = minusQq
Die Bauregeln
minus Es gibt nur farblose Teilchen (drei Farben oder Farbe-Antifarbe) minus Es gibt nur Teilchen mit ganzzahliger elektrischer Ladung
Einfachste Gebilde
p = uud und Q = +23 + 23 minus 13 = 1
π+ = ud und Q = +23 + 13 = 1
Elementarteilchenphysik am MPI Munchen 22 Dezember 2004 Ric hard Nisius 9
Einleitung Das H1 Experiment Das Magic Teleskop Das Atlas Projekt Zusammenfassung
Das Proton und seine Konstituenten
minus Das besteht aus den quasi-freien uud Valenzquarks und den Seequarks
minus Die Quarks sind durch gebunden Diese Bindung sorgt fur das confinement
minus Insgesamt ergibt sich dann ein sehr komplexes Gebilde aus Val enz- und Seequarks
minus Durch Streuung von hochenergetischen Elektronen an Proton en konnen Quarks ausdem Verband befreit werden Die H aufigkeit und die kinematischen Eigenschaften
eγ
eprime
der Ereignisse geben dann Aufschluszlig uber die Quarks im Proto n
Die komplexe Struktur des Protons wird in der Elektron-Proto n Streuung untersucht
Elementarteilchenphysik am MPI Munchen 22 Dezember 2004 Ric hard Nisius 10
Einleitung Das H1 Experiment Das Magic Teleskop Das Atlas Projekt Zusammenfassung
HERA und ein H1 Ereignis
Die Beschleunigeranlagen
minus E(e+eminus) = 276 GeV
minus E(p) = 920 GeV
minusradic
sep asymp 320 GeV
Ein H1 Ereignis
frac34- pe
eprime
Hadronen
6
iexcliexclmicro
copycopycopycopy
Die Experimente H1 und Zeus nehmen seit 1989 Daten
Elementarteilchenphysik am MPI Munchen 22 Dezember 2004 Ric hard Nisius 11
Einleitung Das H1 Experiment Das Magic Teleskop Das Atlas Projekt Zusammenfassung
Magic - Was untersuchen wir
minus Das Major Atmospheric Gamma-ray Imaging Cherenkov Telescope untersucht Luft-schauer ausgel ost durch hochenergetischen Teilchen der kosmischen Strah lung
haupts achlich durch Photonen mit Hilfe derCherenkov Strahlung
minus Cherenkov Strahlung ensteht wenn sich Teil-chen in Materie mit Geschwindigkeiten gr osserder lokalen Lichtgeschwindigkeit bewegen
minus Dieser Effekt ist analog zum Uberschallknall
minus Die Erdatmosph are ist fur die CherenkovStrahlung sehr transparent
Man braucht klare N achte und groszlige Spiegel
Elementarteilchenphysik am MPI Munchen 22 Dezember 2004 Ric hard Nisius 12
Einleitung Das H1 Experiment Das Magic Teleskop Das Atlas Projekt Zusammenfassung
Magic - Das Teleskop am Roque de los Muchachos auf La Palma
Von der Prinzipskizze
uber das Modell
zum fertigen Teleskop
hiexcliexcl= 17 m A = 240 m2
und zur Einweihung
MAGIG nimmt seit Sommer diesen Jahres Daten
Elementarteilchenphysik am MPI Munchen 22 Dezember 2004 Ric hard Nisius 13
Einleitung Das H1 Experiment Das Magic Teleskop Das Atlas Projekt Zusammenfassung
Magic - Die Kamera und erste Ereignisseminus Das Kamera-Layout die Photo-Multiplier (PM) und die fert ige Kamera in ihrem Rahmen
397 PMs
180 PMs
frac34 15 m -
minus Ein simuliertes Ereignisund das erste kosmischeMuon
Wir sind schon gespannt auf die ersten Physikresultate von Ma gic
Elementarteilchenphysik am MPI Munchen 22 Dezember 2004 Ric hard Nisius 14
Einleitung Das H1 Experiment Das Magic Teleskop Das Atlas Projekt Zusammenfassung
Der Large Hadron Collider (LHC)
p
p
ALICE
ATLAS
CMS
LHC (2007 - 20xx) E = 14000 GeV
Entdeckungspotential MH = 100 minus 1000 GeV
Elementarteilchenphysik am MPI Munchen 22 Dezember 2004 Ric hard Nisius 15
Einleitung Das H1 Experiment Das Magic Teleskop Das Atlas Projekt Zusammenfassung
Der LHC - ein Proton-Proton Beschleuniger (2007 ++)
Technische Daten
L = 267 kmEp = 7 TeVNp = 11 middot 10
11 Strahl
Lumi Erwartungen
10 fbminus1 a beim Start100 fbminus1 a nominal
Alice
Schwere Kerne
LHC-B
Materie harr Antimaterie
ATLAS CMS
Higgs Produktion
Das Herzstuumlck des LHC -die supraleitenden Magnete
Laumlnge 15 mGewicht 238 tB-Feld 83 T
Temperatur 19 KStrom 12000 A
Energie 71 MJ
Elementarteilchenphysik am MPI Munchen 22 Dezember 2004 Ric hard Nisius 16
Einleitung Das H1 Experiment Das Magic Teleskop Das Atlas Projekt Zusammenfassung
Bauarbeiten fur ATLAS - die Installation im Zeitraffer
29052003300520031107200301092003271020030311200322122003
Schauen Sie doch bitte bis zum Fruhjahr 2007 noch ein paar Ma l vorbei
Elementarteilchenphysik am MPI Munchen 22 Dezember 2004 Ric hard Nisius 17
Einleitung Das H1 Experiment Das Magic Teleskop Das Atlas Projekt Zusammenfassung
Der ATLAS Detektor
-frac3445 m
6
22 m
MPI BeteiligungenMonitored Drift Tubes (MDT)
Hadron End Cap (HEC)
I
Semi Conductor Tracker (SCT)iexcl
iexcliexcl
iexcliexcl
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iexcliexclmicro
Elementarteilchenphysik am MPI Munchen 22 Dezember 2004 Ric hard Nisius 18
Einleitung Das H1 Experiment Das Magic Teleskop Das Atlas Projekt Zusammenfassung
Das Hadronische Endcap Kalorimeter
minus Die Abschwaumlchung der durch die Hadronen ausgeloumls-ten Teilchen-Schauer erfolgt durch 25 mm dicke Kupfer-platten Das sensitive Material ist fluumlssiges Argon
minus Es muumlssen je 32 Module zu Raumldern zusammengefuumlgtwerden Am MPI werden 27 dieser Module gebaut
minus Insgesamt gibt es 4 Raumlder Jedes Rad hat einen Radiusvon 21 m und ein Gewicht von 67 t
Das Zusammenfuumlgen der einzelnen Module zu einem kompletten Rad ist Maszligarbeit
Elementarteilchenphysik am MPI Munchen 22 Dezember 2004 Ric hard Nisius 19
Einleitung Das H1 Experiment Das Magic Teleskop Das Atlas Projekt Zusammenfassung
Der innere Spurdetektor von ATLAS
raquoraquoraquoraquoraquoraquoraquoraquoraquo
raquoraquoraquoraquoraquoraquoraquoraquoraquo9
AAK
AAU
23 m
7 m
Der Pixel Detektorminus Radius 48 minus 16 cmminus 3 Lagen 8 Scheibenminus 14 middot 10
8 Auslesekanaumlleminus σ 12 microm (RΦ) and asymp 70 microm (zR)
Der Semi Conductor Trackerminus Radius 27 minus 52 cmminus 4 Lagen 18 Scheibenminus 63 middot 10
6 read-out channelsminus 4088 Module 61 m 2 Siliziumminus σ 16 microm (RΦ) and 580 microm (zR)
Der Transition Radiation Trackerminus Radius 56 minus 107 cmminus 420 k Auslesekanaumlleminus Xe Strahler zum Elektronnachweisminus σ 170 microm pro RoumlhrchenAm MPI bauen wir 400 Module
des SCT Vorwaumlrtsbereichs
Elementarteilchenphysik am MPI Munchen 22 Dezember 2004 Ric hard Nisius 20
Einleitung Das H1 Experiment Das Magic Teleskop Das Atlas Projekt Zusammenfassung
Vom Modell zum Modul ist ein langer Weg
frac34 -16 cm
6
8 cm
Die wichtigsten Dinge sind
minus ein Roboter zum Ausrichtender Detektoren mit einer Ge-nauigkeit von besser als 5 microm
minus ein Kleberoboterminus und viel Ruhe und Geduld
Bauzeit 1 TagModul
Elementarteilchenphysik am MPI Munchen 22 Dezember 2004 Ric hard Nisius 21
Einleitung Das H1 Experiment Das Magic Teleskop Das Atlas Projekt Zusammenfassung
Der Test eines Teilsystems
Die Integration der Module ist schwierig
minus Die Module sind sehr empfindlichminus Eine praumlzise Vermessung ist noumltig (X-Ray)minus Elektronisches Rauschen ist zu vermeidenminus Es ist nicht viel Platz die Module uumlberlappen
Beim Zusammenspiel aller Kraumlfte ist sehr viel Abstimmung noumltig
Elementarteilchenphysik am MPI Munchen 22 Dezember 2004 Ric hard Nisius 22
Einleitung Das H1 Experiment Das Magic Teleskop Das Atlas Proj ekt Zusammenfassung
Wir suchen immer noch nach Antworten auf eine Reihe von Fragen
1 Sind Quarks und Leptonen wirklich elementar oder haben sieSub-Struktur
2 Warum haben die Teilchen so verschiedene Massen
3 Gibt es das Higgs Teilchen wirklich Wenn nicht was sonst istzust andig fur die Massenerzeugung
4 Woraus besteht die Dunkle Materie
5 Wie passt die Gravitation in unser Wechselwirkungsbild
6
Es gibt viel zu entdecken - Schaun mer mal und derweil
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Das Proton und seine Konstituenten
minus Das besteht aus den quasi-freien uud Valenzquarks und den Seequarks
minus Die Quarks sind durch gebunden Diese Bindung sorgt fur das confinement
minus Insgesamt ergibt sich dann ein sehr komplexes Gebilde aus Val enz- und Seequarks
minus Durch Streuung von hochenergetischen Elektronen an Proton en konnen Quarks ausdem Verband befreit werden Die H aufigkeit und die kinematischen Eigenschaften
eγ
eprime
der Ereignisse geben dann Aufschluszlig uber die Quarks im Proto n
Die komplexe Struktur des Protons wird in der Elektron-Proto n Streuung untersucht
Elementarteilchenphysik am MPI Munchen 22 Dezember 2004 Ric hard Nisius 10
Einleitung Das H1 Experiment Das Magic Teleskop Das Atlas Projekt Zusammenfassung
HERA und ein H1 Ereignis
Die Beschleunigeranlagen
minus E(e+eminus) = 276 GeV
minus E(p) = 920 GeV
minusradic
sep asymp 320 GeV
Ein H1 Ereignis
frac34- pe
eprime
Hadronen
6
iexcliexclmicro
copycopycopycopy
Die Experimente H1 und Zeus nehmen seit 1989 Daten
Elementarteilchenphysik am MPI Munchen 22 Dezember 2004 Ric hard Nisius 11
Einleitung Das H1 Experiment Das Magic Teleskop Das Atlas Projekt Zusammenfassung
Magic - Was untersuchen wir
minus Das Major Atmospheric Gamma-ray Imaging Cherenkov Telescope untersucht Luft-schauer ausgel ost durch hochenergetischen Teilchen der kosmischen Strah lung
haupts achlich durch Photonen mit Hilfe derCherenkov Strahlung
minus Cherenkov Strahlung ensteht wenn sich Teil-chen in Materie mit Geschwindigkeiten gr osserder lokalen Lichtgeschwindigkeit bewegen
minus Dieser Effekt ist analog zum Uberschallknall
minus Die Erdatmosph are ist fur die CherenkovStrahlung sehr transparent
Man braucht klare N achte und groszlige Spiegel
Elementarteilchenphysik am MPI Munchen 22 Dezember 2004 Ric hard Nisius 12
Einleitung Das H1 Experiment Das Magic Teleskop Das Atlas Projekt Zusammenfassung
Magic - Das Teleskop am Roque de los Muchachos auf La Palma
Von der Prinzipskizze
uber das Modell
zum fertigen Teleskop
hiexcliexcl= 17 m A = 240 m2
und zur Einweihung
MAGIG nimmt seit Sommer diesen Jahres Daten
Elementarteilchenphysik am MPI Munchen 22 Dezember 2004 Ric hard Nisius 13
Einleitung Das H1 Experiment Das Magic Teleskop Das Atlas Projekt Zusammenfassung
Magic - Die Kamera und erste Ereignisseminus Das Kamera-Layout die Photo-Multiplier (PM) und die fert ige Kamera in ihrem Rahmen
397 PMs
180 PMs
frac34 15 m -
minus Ein simuliertes Ereignisund das erste kosmischeMuon
Wir sind schon gespannt auf die ersten Physikresultate von Ma gic
Elementarteilchenphysik am MPI Munchen 22 Dezember 2004 Ric hard Nisius 14
Einleitung Das H1 Experiment Das Magic Teleskop Das Atlas Projekt Zusammenfassung
Der Large Hadron Collider (LHC)
p
p
ALICE
ATLAS
CMS
LHC (2007 - 20xx) E = 14000 GeV
Entdeckungspotential MH = 100 minus 1000 GeV
Elementarteilchenphysik am MPI Munchen 22 Dezember 2004 Ric hard Nisius 15
Einleitung Das H1 Experiment Das Magic Teleskop Das Atlas Projekt Zusammenfassung
Der LHC - ein Proton-Proton Beschleuniger (2007 ++)
Technische Daten
L = 267 kmEp = 7 TeVNp = 11 middot 10
11 Strahl
Lumi Erwartungen
10 fbminus1 a beim Start100 fbminus1 a nominal
Alice
Schwere Kerne
LHC-B
Materie harr Antimaterie
ATLAS CMS
Higgs Produktion
Das Herzstuumlck des LHC -die supraleitenden Magnete
Laumlnge 15 mGewicht 238 tB-Feld 83 T
Temperatur 19 KStrom 12000 A
Energie 71 MJ
Elementarteilchenphysik am MPI Munchen 22 Dezember 2004 Ric hard Nisius 16
Einleitung Das H1 Experiment Das Magic Teleskop Das Atlas Projekt Zusammenfassung
Bauarbeiten fur ATLAS - die Installation im Zeitraffer
29052003300520031107200301092003271020030311200322122003
Schauen Sie doch bitte bis zum Fruhjahr 2007 noch ein paar Ma l vorbei
Elementarteilchenphysik am MPI Munchen 22 Dezember 2004 Ric hard Nisius 17
Einleitung Das H1 Experiment Das Magic Teleskop Das Atlas Projekt Zusammenfassung
Der ATLAS Detektor
-frac3445 m
6
22 m
MPI BeteiligungenMonitored Drift Tubes (MDT)
Hadron End Cap (HEC)
I
Semi Conductor Tracker (SCT)iexcl
iexcliexcl
iexcliexcl
iexcliexcl
iexcliexclmicro
Elementarteilchenphysik am MPI Munchen 22 Dezember 2004 Ric hard Nisius 18
Einleitung Das H1 Experiment Das Magic Teleskop Das Atlas Projekt Zusammenfassung
Das Hadronische Endcap Kalorimeter
minus Die Abschwaumlchung der durch die Hadronen ausgeloumls-ten Teilchen-Schauer erfolgt durch 25 mm dicke Kupfer-platten Das sensitive Material ist fluumlssiges Argon
minus Es muumlssen je 32 Module zu Raumldern zusammengefuumlgtwerden Am MPI werden 27 dieser Module gebaut
minus Insgesamt gibt es 4 Raumlder Jedes Rad hat einen Radiusvon 21 m und ein Gewicht von 67 t
Das Zusammenfuumlgen der einzelnen Module zu einem kompletten Rad ist Maszligarbeit
Elementarteilchenphysik am MPI Munchen 22 Dezember 2004 Ric hard Nisius 19
Einleitung Das H1 Experiment Das Magic Teleskop Das Atlas Projekt Zusammenfassung
Der innere Spurdetektor von ATLAS
raquoraquoraquoraquoraquoraquoraquoraquoraquo
raquoraquoraquoraquoraquoraquoraquoraquoraquo9
AAK
AAU
23 m
7 m
Der Pixel Detektorminus Radius 48 minus 16 cmminus 3 Lagen 8 Scheibenminus 14 middot 10
8 Auslesekanaumlleminus σ 12 microm (RΦ) and asymp 70 microm (zR)
Der Semi Conductor Trackerminus Radius 27 minus 52 cmminus 4 Lagen 18 Scheibenminus 63 middot 10
6 read-out channelsminus 4088 Module 61 m 2 Siliziumminus σ 16 microm (RΦ) and 580 microm (zR)
Der Transition Radiation Trackerminus Radius 56 minus 107 cmminus 420 k Auslesekanaumlleminus Xe Strahler zum Elektronnachweisminus σ 170 microm pro RoumlhrchenAm MPI bauen wir 400 Module
des SCT Vorwaumlrtsbereichs
Elementarteilchenphysik am MPI Munchen 22 Dezember 2004 Ric hard Nisius 20
Einleitung Das H1 Experiment Das Magic Teleskop Das Atlas Projekt Zusammenfassung
Vom Modell zum Modul ist ein langer Weg
frac34 -16 cm
6
8 cm
Die wichtigsten Dinge sind
minus ein Roboter zum Ausrichtender Detektoren mit einer Ge-nauigkeit von besser als 5 microm
minus ein Kleberoboterminus und viel Ruhe und Geduld
Bauzeit 1 TagModul
Elementarteilchenphysik am MPI Munchen 22 Dezember 2004 Ric hard Nisius 21
Einleitung Das H1 Experiment Das Magic Teleskop Das Atlas Projekt Zusammenfassung
Der Test eines Teilsystems
Die Integration der Module ist schwierig
minus Die Module sind sehr empfindlichminus Eine praumlzise Vermessung ist noumltig (X-Ray)minus Elektronisches Rauschen ist zu vermeidenminus Es ist nicht viel Platz die Module uumlberlappen
Beim Zusammenspiel aller Kraumlfte ist sehr viel Abstimmung noumltig
Elementarteilchenphysik am MPI Munchen 22 Dezember 2004 Ric hard Nisius 22
Einleitung Das H1 Experiment Das Magic Teleskop Das Atlas Proj ekt Zusammenfassung
Wir suchen immer noch nach Antworten auf eine Reihe von Fragen
1 Sind Quarks und Leptonen wirklich elementar oder haben sieSub-Struktur
2 Warum haben die Teilchen so verschiedene Massen
3 Gibt es das Higgs Teilchen wirklich Wenn nicht was sonst istzust andig fur die Massenerzeugung
4 Woraus besteht die Dunkle Materie
5 Wie passt die Gravitation in unser Wechselwirkungsbild
6
Es gibt viel zu entdecken - Schaun mer mal und derweil
Elementarteilchenphysik am MPI Munchen 22 Dezember 2004 Ric hard Nisius 23
Einleitung Das H1 Experiment Das Magic Teleskop Das Atlas Proj ekt Zusammenfassung
Eine kleine Auswahl interessanter Links
Dieser Vortrag httpwwwmppmumpgde nisiuswelcomeauxlehrehtml
Die Startseite der deutschen Teilchenphysik
Eine kompakte Seite mit vielen weiteren Links httpwwwteilchenphysikinfo
Zum Durcharbeiten
Ein Lernprogramm der Uni Erlangen ausdem ich Bilder entnommen habe httpwwwdidaktikphysikuni-erlangende
Zum Erholen
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Elementarteilchenphysik am MPI Munchen 22 Dezember 2004 Ric hard Nisius 24
Einleitung Das H1 Experiment Das Magic Teleskop Das Atlas Projekt Zusammenfassung
HERA und ein H1 Ereignis
Die Beschleunigeranlagen
minus E(e+eminus) = 276 GeV
minus E(p) = 920 GeV
minusradic
sep asymp 320 GeV
Ein H1 Ereignis
frac34- pe
eprime
Hadronen
6
iexcliexclmicro
copycopycopycopy
Die Experimente H1 und Zeus nehmen seit 1989 Daten
Elementarteilchenphysik am MPI Munchen 22 Dezember 2004 Ric hard Nisius 11
Einleitung Das H1 Experiment Das Magic Teleskop Das Atlas Projekt Zusammenfassung
Magic - Was untersuchen wir
minus Das Major Atmospheric Gamma-ray Imaging Cherenkov Telescope untersucht Luft-schauer ausgel ost durch hochenergetischen Teilchen der kosmischen Strah lung
haupts achlich durch Photonen mit Hilfe derCherenkov Strahlung
minus Cherenkov Strahlung ensteht wenn sich Teil-chen in Materie mit Geschwindigkeiten gr osserder lokalen Lichtgeschwindigkeit bewegen
minus Dieser Effekt ist analog zum Uberschallknall
minus Die Erdatmosph are ist fur die CherenkovStrahlung sehr transparent
Man braucht klare N achte und groszlige Spiegel
Elementarteilchenphysik am MPI Munchen 22 Dezember 2004 Ric hard Nisius 12
Einleitung Das H1 Experiment Das Magic Teleskop Das Atlas Projekt Zusammenfassung
Magic - Das Teleskop am Roque de los Muchachos auf La Palma
Von der Prinzipskizze
uber das Modell
zum fertigen Teleskop
hiexcliexcl= 17 m A = 240 m2
und zur Einweihung
MAGIG nimmt seit Sommer diesen Jahres Daten
Elementarteilchenphysik am MPI Munchen 22 Dezember 2004 Ric hard Nisius 13
Einleitung Das H1 Experiment Das Magic Teleskop Das Atlas Projekt Zusammenfassung
Magic - Die Kamera und erste Ereignisseminus Das Kamera-Layout die Photo-Multiplier (PM) und die fert ige Kamera in ihrem Rahmen
397 PMs
180 PMs
frac34 15 m -
minus Ein simuliertes Ereignisund das erste kosmischeMuon
Wir sind schon gespannt auf die ersten Physikresultate von Ma gic
Elementarteilchenphysik am MPI Munchen 22 Dezember 2004 Ric hard Nisius 14
Einleitung Das H1 Experiment Das Magic Teleskop Das Atlas Projekt Zusammenfassung
Der Large Hadron Collider (LHC)
p
p
ALICE
ATLAS
CMS
LHC (2007 - 20xx) E = 14000 GeV
Entdeckungspotential MH = 100 minus 1000 GeV
Elementarteilchenphysik am MPI Munchen 22 Dezember 2004 Ric hard Nisius 15
Einleitung Das H1 Experiment Das Magic Teleskop Das Atlas Projekt Zusammenfassung
Der LHC - ein Proton-Proton Beschleuniger (2007 ++)
Technische Daten
L = 267 kmEp = 7 TeVNp = 11 middot 10
11 Strahl
Lumi Erwartungen
10 fbminus1 a beim Start100 fbminus1 a nominal
Alice
Schwere Kerne
LHC-B
Materie harr Antimaterie
ATLAS CMS
Higgs Produktion
Das Herzstuumlck des LHC -die supraleitenden Magnete
Laumlnge 15 mGewicht 238 tB-Feld 83 T
Temperatur 19 KStrom 12000 A
Energie 71 MJ
Elementarteilchenphysik am MPI Munchen 22 Dezember 2004 Ric hard Nisius 16
Einleitung Das H1 Experiment Das Magic Teleskop Das Atlas Projekt Zusammenfassung
Bauarbeiten fur ATLAS - die Installation im Zeitraffer
29052003300520031107200301092003271020030311200322122003
Schauen Sie doch bitte bis zum Fruhjahr 2007 noch ein paar Ma l vorbei
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Einleitung Das H1 Experiment Das Magic Teleskop Das Atlas Projekt Zusammenfassung
Der ATLAS Detektor
-frac3445 m
6
22 m
MPI BeteiligungenMonitored Drift Tubes (MDT)
Hadron End Cap (HEC)
I
Semi Conductor Tracker (SCT)iexcl
iexcliexcl
iexcliexcl
iexcliexcl
iexcliexclmicro
Elementarteilchenphysik am MPI Munchen 22 Dezember 2004 Ric hard Nisius 18
Einleitung Das H1 Experiment Das Magic Teleskop Das Atlas Projekt Zusammenfassung
Das Hadronische Endcap Kalorimeter
minus Die Abschwaumlchung der durch die Hadronen ausgeloumls-ten Teilchen-Schauer erfolgt durch 25 mm dicke Kupfer-platten Das sensitive Material ist fluumlssiges Argon
minus Es muumlssen je 32 Module zu Raumldern zusammengefuumlgtwerden Am MPI werden 27 dieser Module gebaut
minus Insgesamt gibt es 4 Raumlder Jedes Rad hat einen Radiusvon 21 m und ein Gewicht von 67 t
Das Zusammenfuumlgen der einzelnen Module zu einem kompletten Rad ist Maszligarbeit
Elementarteilchenphysik am MPI Munchen 22 Dezember 2004 Ric hard Nisius 19
Einleitung Das H1 Experiment Das Magic Teleskop Das Atlas Projekt Zusammenfassung
Der innere Spurdetektor von ATLAS
raquoraquoraquoraquoraquoraquoraquoraquoraquo
raquoraquoraquoraquoraquoraquoraquoraquoraquo9
AAK
AAU
23 m
7 m
Der Pixel Detektorminus Radius 48 minus 16 cmminus 3 Lagen 8 Scheibenminus 14 middot 10
8 Auslesekanaumlleminus σ 12 microm (RΦ) and asymp 70 microm (zR)
Der Semi Conductor Trackerminus Radius 27 minus 52 cmminus 4 Lagen 18 Scheibenminus 63 middot 10
6 read-out channelsminus 4088 Module 61 m 2 Siliziumminus σ 16 microm (RΦ) and 580 microm (zR)
Der Transition Radiation Trackerminus Radius 56 minus 107 cmminus 420 k Auslesekanaumlleminus Xe Strahler zum Elektronnachweisminus σ 170 microm pro RoumlhrchenAm MPI bauen wir 400 Module
des SCT Vorwaumlrtsbereichs
Elementarteilchenphysik am MPI Munchen 22 Dezember 2004 Ric hard Nisius 20
Einleitung Das H1 Experiment Das Magic Teleskop Das Atlas Projekt Zusammenfassung
Vom Modell zum Modul ist ein langer Weg
frac34 -16 cm
6
8 cm
Die wichtigsten Dinge sind
minus ein Roboter zum Ausrichtender Detektoren mit einer Ge-nauigkeit von besser als 5 microm
minus ein Kleberoboterminus und viel Ruhe und Geduld
Bauzeit 1 TagModul
Elementarteilchenphysik am MPI Munchen 22 Dezember 2004 Ric hard Nisius 21
Einleitung Das H1 Experiment Das Magic Teleskop Das Atlas Projekt Zusammenfassung
Der Test eines Teilsystems
Die Integration der Module ist schwierig
minus Die Module sind sehr empfindlichminus Eine praumlzise Vermessung ist noumltig (X-Ray)minus Elektronisches Rauschen ist zu vermeidenminus Es ist nicht viel Platz die Module uumlberlappen
Beim Zusammenspiel aller Kraumlfte ist sehr viel Abstimmung noumltig
Elementarteilchenphysik am MPI Munchen 22 Dezember 2004 Ric hard Nisius 22
Einleitung Das H1 Experiment Das Magic Teleskop Das Atlas Proj ekt Zusammenfassung
Wir suchen immer noch nach Antworten auf eine Reihe von Fragen
1 Sind Quarks und Leptonen wirklich elementar oder haben sieSub-Struktur
2 Warum haben die Teilchen so verschiedene Massen
3 Gibt es das Higgs Teilchen wirklich Wenn nicht was sonst istzust andig fur die Massenerzeugung
4 Woraus besteht die Dunkle Materie
5 Wie passt die Gravitation in unser Wechselwirkungsbild
6
Es gibt viel zu entdecken - Schaun mer mal und derweil
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Magic - Was untersuchen wir
minus Das Major Atmospheric Gamma-ray Imaging Cherenkov Telescope untersucht Luft-schauer ausgel ost durch hochenergetischen Teilchen der kosmischen Strah lung
haupts achlich durch Photonen mit Hilfe derCherenkov Strahlung
minus Cherenkov Strahlung ensteht wenn sich Teil-chen in Materie mit Geschwindigkeiten gr osserder lokalen Lichtgeschwindigkeit bewegen
minus Dieser Effekt ist analog zum Uberschallknall
minus Die Erdatmosph are ist fur die CherenkovStrahlung sehr transparent
Man braucht klare N achte und groszlige Spiegel
Elementarteilchenphysik am MPI Munchen 22 Dezember 2004 Ric hard Nisius 12
Einleitung Das H1 Experiment Das Magic Teleskop Das Atlas Projekt Zusammenfassung
Magic - Das Teleskop am Roque de los Muchachos auf La Palma
Von der Prinzipskizze
uber das Modell
zum fertigen Teleskop
hiexcliexcl= 17 m A = 240 m2
und zur Einweihung
MAGIG nimmt seit Sommer diesen Jahres Daten
Elementarteilchenphysik am MPI Munchen 22 Dezember 2004 Ric hard Nisius 13
Einleitung Das H1 Experiment Das Magic Teleskop Das Atlas Projekt Zusammenfassung
Magic - Die Kamera und erste Ereignisseminus Das Kamera-Layout die Photo-Multiplier (PM) und die fert ige Kamera in ihrem Rahmen
397 PMs
180 PMs
frac34 15 m -
minus Ein simuliertes Ereignisund das erste kosmischeMuon
Wir sind schon gespannt auf die ersten Physikresultate von Ma gic
Elementarteilchenphysik am MPI Munchen 22 Dezember 2004 Ric hard Nisius 14
Einleitung Das H1 Experiment Das Magic Teleskop Das Atlas Projekt Zusammenfassung
Der Large Hadron Collider (LHC)
p
p
ALICE
ATLAS
CMS
LHC (2007 - 20xx) E = 14000 GeV
Entdeckungspotential MH = 100 minus 1000 GeV
Elementarteilchenphysik am MPI Munchen 22 Dezember 2004 Ric hard Nisius 15
Einleitung Das H1 Experiment Das Magic Teleskop Das Atlas Projekt Zusammenfassung
Der LHC - ein Proton-Proton Beschleuniger (2007 ++)
Technische Daten
L = 267 kmEp = 7 TeVNp = 11 middot 10
11 Strahl
Lumi Erwartungen
10 fbminus1 a beim Start100 fbminus1 a nominal
Alice
Schwere Kerne
LHC-B
Materie harr Antimaterie
ATLAS CMS
Higgs Produktion
Das Herzstuumlck des LHC -die supraleitenden Magnete
Laumlnge 15 mGewicht 238 tB-Feld 83 T
Temperatur 19 KStrom 12000 A
Energie 71 MJ
Elementarteilchenphysik am MPI Munchen 22 Dezember 2004 Ric hard Nisius 16
Einleitung Das H1 Experiment Das Magic Teleskop Das Atlas Projekt Zusammenfassung
Bauarbeiten fur ATLAS - die Installation im Zeitraffer
29052003300520031107200301092003271020030311200322122003
Schauen Sie doch bitte bis zum Fruhjahr 2007 noch ein paar Ma l vorbei
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Einleitung Das H1 Experiment Das Magic Teleskop Das Atlas Projekt Zusammenfassung
Der ATLAS Detektor
-frac3445 m
6
22 m
MPI BeteiligungenMonitored Drift Tubes (MDT)
Hadron End Cap (HEC)
I
Semi Conductor Tracker (SCT)iexcl
iexcliexcl
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iexcliexclmicro
Elementarteilchenphysik am MPI Munchen 22 Dezember 2004 Ric hard Nisius 18
Einleitung Das H1 Experiment Das Magic Teleskop Das Atlas Projekt Zusammenfassung
Das Hadronische Endcap Kalorimeter
minus Die Abschwaumlchung der durch die Hadronen ausgeloumls-ten Teilchen-Schauer erfolgt durch 25 mm dicke Kupfer-platten Das sensitive Material ist fluumlssiges Argon
minus Es muumlssen je 32 Module zu Raumldern zusammengefuumlgtwerden Am MPI werden 27 dieser Module gebaut
minus Insgesamt gibt es 4 Raumlder Jedes Rad hat einen Radiusvon 21 m und ein Gewicht von 67 t
Das Zusammenfuumlgen der einzelnen Module zu einem kompletten Rad ist Maszligarbeit
Elementarteilchenphysik am MPI Munchen 22 Dezember 2004 Ric hard Nisius 19
Einleitung Das H1 Experiment Das Magic Teleskop Das Atlas Projekt Zusammenfassung
Der innere Spurdetektor von ATLAS
raquoraquoraquoraquoraquoraquoraquoraquoraquo
raquoraquoraquoraquoraquoraquoraquoraquoraquo9
AAK
AAU
23 m
7 m
Der Pixel Detektorminus Radius 48 minus 16 cmminus 3 Lagen 8 Scheibenminus 14 middot 10
8 Auslesekanaumlleminus σ 12 microm (RΦ) and asymp 70 microm (zR)
Der Semi Conductor Trackerminus Radius 27 minus 52 cmminus 4 Lagen 18 Scheibenminus 63 middot 10
6 read-out channelsminus 4088 Module 61 m 2 Siliziumminus σ 16 microm (RΦ) and 580 microm (zR)
Der Transition Radiation Trackerminus Radius 56 minus 107 cmminus 420 k Auslesekanaumlleminus Xe Strahler zum Elektronnachweisminus σ 170 microm pro RoumlhrchenAm MPI bauen wir 400 Module
des SCT Vorwaumlrtsbereichs
Elementarteilchenphysik am MPI Munchen 22 Dezember 2004 Ric hard Nisius 20
Einleitung Das H1 Experiment Das Magic Teleskop Das Atlas Projekt Zusammenfassung
Vom Modell zum Modul ist ein langer Weg
frac34 -16 cm
6
8 cm
Die wichtigsten Dinge sind
minus ein Roboter zum Ausrichtender Detektoren mit einer Ge-nauigkeit von besser als 5 microm
minus ein Kleberoboterminus und viel Ruhe und Geduld
Bauzeit 1 TagModul
Elementarteilchenphysik am MPI Munchen 22 Dezember 2004 Ric hard Nisius 21
Einleitung Das H1 Experiment Das Magic Teleskop Das Atlas Projekt Zusammenfassung
Der Test eines Teilsystems
Die Integration der Module ist schwierig
minus Die Module sind sehr empfindlichminus Eine praumlzise Vermessung ist noumltig (X-Ray)minus Elektronisches Rauschen ist zu vermeidenminus Es ist nicht viel Platz die Module uumlberlappen
Beim Zusammenspiel aller Kraumlfte ist sehr viel Abstimmung noumltig
Elementarteilchenphysik am MPI Munchen 22 Dezember 2004 Ric hard Nisius 22
Einleitung Das H1 Experiment Das Magic Teleskop Das Atlas Proj ekt Zusammenfassung
Wir suchen immer noch nach Antworten auf eine Reihe von Fragen
1 Sind Quarks und Leptonen wirklich elementar oder haben sieSub-Struktur
2 Warum haben die Teilchen so verschiedene Massen
3 Gibt es das Higgs Teilchen wirklich Wenn nicht was sonst istzust andig fur die Massenerzeugung
4 Woraus besteht die Dunkle Materie
5 Wie passt die Gravitation in unser Wechselwirkungsbild
6
Es gibt viel zu entdecken - Schaun mer mal und derweil
Elementarteilchenphysik am MPI Munchen 22 Dezember 2004 Ric hard Nisius 23
Einleitung Das H1 Experiment Das Magic Teleskop Das Atlas Proj ekt Zusammenfassung
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Dieser Vortrag httpwwwmppmumpgde nisiuswelcomeauxlehrehtml
Die Startseite der deutschen Teilchenphysik
Eine kompakte Seite mit vielen weiteren Links httpwwwteilchenphysikinfo
Zum Durcharbeiten
Ein Lernprogramm der Uni Erlangen ausdem ich Bilder entnommen habe httpwwwdidaktikphysikuni-erlangende
Zum Erholen
Eine Sammlung von Portraits und Cartoonshttpwwwthphysikuni-frankfurtde jr
Elementarteilchenphysik am MPI Munchen 22 Dezember 2004 Ric hard Nisius 24
Einleitung Das H1 Experiment Das Magic Teleskop Das Atlas Projekt Zusammenfassung
Magic - Das Teleskop am Roque de los Muchachos auf La Palma
Von der Prinzipskizze
uber das Modell
zum fertigen Teleskop
hiexcliexcl= 17 m A = 240 m2
und zur Einweihung
MAGIG nimmt seit Sommer diesen Jahres Daten
Elementarteilchenphysik am MPI Munchen 22 Dezember 2004 Ric hard Nisius 13
Einleitung Das H1 Experiment Das Magic Teleskop Das Atlas Projekt Zusammenfassung
Magic - Die Kamera und erste Ereignisseminus Das Kamera-Layout die Photo-Multiplier (PM) und die fert ige Kamera in ihrem Rahmen
397 PMs
180 PMs
frac34 15 m -
minus Ein simuliertes Ereignisund das erste kosmischeMuon
Wir sind schon gespannt auf die ersten Physikresultate von Ma gic
Elementarteilchenphysik am MPI Munchen 22 Dezember 2004 Ric hard Nisius 14
Einleitung Das H1 Experiment Das Magic Teleskop Das Atlas Projekt Zusammenfassung
Der Large Hadron Collider (LHC)
p
p
ALICE
ATLAS
CMS
LHC (2007 - 20xx) E = 14000 GeV
Entdeckungspotential MH = 100 minus 1000 GeV
Elementarteilchenphysik am MPI Munchen 22 Dezember 2004 Ric hard Nisius 15
Einleitung Das H1 Experiment Das Magic Teleskop Das Atlas Projekt Zusammenfassung
Der LHC - ein Proton-Proton Beschleuniger (2007 ++)
Technische Daten
L = 267 kmEp = 7 TeVNp = 11 middot 10
11 Strahl
Lumi Erwartungen
10 fbminus1 a beim Start100 fbminus1 a nominal
Alice
Schwere Kerne
LHC-B
Materie harr Antimaterie
ATLAS CMS
Higgs Produktion
Das Herzstuumlck des LHC -die supraleitenden Magnete
Laumlnge 15 mGewicht 238 tB-Feld 83 T
Temperatur 19 KStrom 12000 A
Energie 71 MJ
Elementarteilchenphysik am MPI Munchen 22 Dezember 2004 Ric hard Nisius 16
Einleitung Das H1 Experiment Das Magic Teleskop Das Atlas Projekt Zusammenfassung
Bauarbeiten fur ATLAS - die Installation im Zeitraffer
29052003300520031107200301092003271020030311200322122003
Schauen Sie doch bitte bis zum Fruhjahr 2007 noch ein paar Ma l vorbei
Elementarteilchenphysik am MPI Munchen 22 Dezember 2004 Ric hard Nisius 17
Einleitung Das H1 Experiment Das Magic Teleskop Das Atlas Projekt Zusammenfassung
Der ATLAS Detektor
-frac3445 m
6
22 m
MPI BeteiligungenMonitored Drift Tubes (MDT)
Hadron End Cap (HEC)
I
Semi Conductor Tracker (SCT)iexcl
iexcliexcl
iexcliexcl
iexcliexcl
iexcliexclmicro
Elementarteilchenphysik am MPI Munchen 22 Dezember 2004 Ric hard Nisius 18
Einleitung Das H1 Experiment Das Magic Teleskop Das Atlas Projekt Zusammenfassung
Das Hadronische Endcap Kalorimeter
minus Die Abschwaumlchung der durch die Hadronen ausgeloumls-ten Teilchen-Schauer erfolgt durch 25 mm dicke Kupfer-platten Das sensitive Material ist fluumlssiges Argon
minus Es muumlssen je 32 Module zu Raumldern zusammengefuumlgtwerden Am MPI werden 27 dieser Module gebaut
minus Insgesamt gibt es 4 Raumlder Jedes Rad hat einen Radiusvon 21 m und ein Gewicht von 67 t
Das Zusammenfuumlgen der einzelnen Module zu einem kompletten Rad ist Maszligarbeit
Elementarteilchenphysik am MPI Munchen 22 Dezember 2004 Ric hard Nisius 19
Einleitung Das H1 Experiment Das Magic Teleskop Das Atlas Projekt Zusammenfassung
Der innere Spurdetektor von ATLAS
raquoraquoraquoraquoraquoraquoraquoraquoraquo
raquoraquoraquoraquoraquoraquoraquoraquoraquo9
AAK
AAU
23 m
7 m
Der Pixel Detektorminus Radius 48 minus 16 cmminus 3 Lagen 8 Scheibenminus 14 middot 10
8 Auslesekanaumlleminus σ 12 microm (RΦ) and asymp 70 microm (zR)
Der Semi Conductor Trackerminus Radius 27 minus 52 cmminus 4 Lagen 18 Scheibenminus 63 middot 10
6 read-out channelsminus 4088 Module 61 m 2 Siliziumminus σ 16 microm (RΦ) and 580 microm (zR)
Der Transition Radiation Trackerminus Radius 56 minus 107 cmminus 420 k Auslesekanaumlleminus Xe Strahler zum Elektronnachweisminus σ 170 microm pro RoumlhrchenAm MPI bauen wir 400 Module
des SCT Vorwaumlrtsbereichs
Elementarteilchenphysik am MPI Munchen 22 Dezember 2004 Ric hard Nisius 20
Einleitung Das H1 Experiment Das Magic Teleskop Das Atlas Projekt Zusammenfassung
Vom Modell zum Modul ist ein langer Weg
frac34 -16 cm
6
8 cm
Die wichtigsten Dinge sind
minus ein Roboter zum Ausrichtender Detektoren mit einer Ge-nauigkeit von besser als 5 microm
minus ein Kleberoboterminus und viel Ruhe und Geduld
Bauzeit 1 TagModul
Elementarteilchenphysik am MPI Munchen 22 Dezember 2004 Ric hard Nisius 21
Einleitung Das H1 Experiment Das Magic Teleskop Das Atlas Projekt Zusammenfassung
Der Test eines Teilsystems
Die Integration der Module ist schwierig
minus Die Module sind sehr empfindlichminus Eine praumlzise Vermessung ist noumltig (X-Ray)minus Elektronisches Rauschen ist zu vermeidenminus Es ist nicht viel Platz die Module uumlberlappen
Beim Zusammenspiel aller Kraumlfte ist sehr viel Abstimmung noumltig
Elementarteilchenphysik am MPI Munchen 22 Dezember 2004 Ric hard Nisius 22
Einleitung Das H1 Experiment Das Magic Teleskop Das Atlas Proj ekt Zusammenfassung
Wir suchen immer noch nach Antworten auf eine Reihe von Fragen
1 Sind Quarks und Leptonen wirklich elementar oder haben sieSub-Struktur
2 Warum haben die Teilchen so verschiedene Massen
3 Gibt es das Higgs Teilchen wirklich Wenn nicht was sonst istzust andig fur die Massenerzeugung
4 Woraus besteht die Dunkle Materie
5 Wie passt die Gravitation in unser Wechselwirkungsbild
6
Es gibt viel zu entdecken - Schaun mer mal und derweil
Elementarteilchenphysik am MPI Munchen 22 Dezember 2004 Ric hard Nisius 23
Einleitung Das H1 Experiment Das Magic Teleskop Das Atlas Proj ekt Zusammenfassung
Eine kleine Auswahl interessanter Links
Dieser Vortrag httpwwwmppmumpgde nisiuswelcomeauxlehrehtml
Die Startseite der deutschen Teilchenphysik
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Elementarteilchenphysik am MPI Munchen 22 Dezember 2004 Ric hard Nisius 24
Einleitung Das H1 Experiment Das Magic Teleskop Das Atlas Projekt Zusammenfassung
Magic - Die Kamera und erste Ereignisseminus Das Kamera-Layout die Photo-Multiplier (PM) und die fert ige Kamera in ihrem Rahmen
397 PMs
180 PMs
frac34 15 m -
minus Ein simuliertes Ereignisund das erste kosmischeMuon
Wir sind schon gespannt auf die ersten Physikresultate von Ma gic
Elementarteilchenphysik am MPI Munchen 22 Dezember 2004 Ric hard Nisius 14
Einleitung Das H1 Experiment Das Magic Teleskop Das Atlas Projekt Zusammenfassung
Der Large Hadron Collider (LHC)
p
p
ALICE
ATLAS
CMS
LHC (2007 - 20xx) E = 14000 GeV
Entdeckungspotential MH = 100 minus 1000 GeV
Elementarteilchenphysik am MPI Munchen 22 Dezember 2004 Ric hard Nisius 15
Einleitung Das H1 Experiment Das Magic Teleskop Das Atlas Projekt Zusammenfassung
Der LHC - ein Proton-Proton Beschleuniger (2007 ++)
Technische Daten
L = 267 kmEp = 7 TeVNp = 11 middot 10
11 Strahl
Lumi Erwartungen
10 fbminus1 a beim Start100 fbminus1 a nominal
Alice
Schwere Kerne
LHC-B
Materie harr Antimaterie
ATLAS CMS
Higgs Produktion
Das Herzstuumlck des LHC -die supraleitenden Magnete
Laumlnge 15 mGewicht 238 tB-Feld 83 T
Temperatur 19 KStrom 12000 A
Energie 71 MJ
Elementarteilchenphysik am MPI Munchen 22 Dezember 2004 Ric hard Nisius 16
Einleitung Das H1 Experiment Das Magic Teleskop Das Atlas Projekt Zusammenfassung
Bauarbeiten fur ATLAS - die Installation im Zeitraffer
29052003300520031107200301092003271020030311200322122003
Schauen Sie doch bitte bis zum Fruhjahr 2007 noch ein paar Ma l vorbei
Elementarteilchenphysik am MPI Munchen 22 Dezember 2004 Ric hard Nisius 17
Einleitung Das H1 Experiment Das Magic Teleskop Das Atlas Projekt Zusammenfassung
Der ATLAS Detektor
-frac3445 m
6
22 m
MPI BeteiligungenMonitored Drift Tubes (MDT)
Hadron End Cap (HEC)
I
Semi Conductor Tracker (SCT)iexcl
iexcliexcl
iexcliexcl
iexcliexcl
iexcliexclmicro
Elementarteilchenphysik am MPI Munchen 22 Dezember 2004 Ric hard Nisius 18
Einleitung Das H1 Experiment Das Magic Teleskop Das Atlas Projekt Zusammenfassung
Das Hadronische Endcap Kalorimeter
minus Die Abschwaumlchung der durch die Hadronen ausgeloumls-ten Teilchen-Schauer erfolgt durch 25 mm dicke Kupfer-platten Das sensitive Material ist fluumlssiges Argon
minus Es muumlssen je 32 Module zu Raumldern zusammengefuumlgtwerden Am MPI werden 27 dieser Module gebaut
minus Insgesamt gibt es 4 Raumlder Jedes Rad hat einen Radiusvon 21 m und ein Gewicht von 67 t
Das Zusammenfuumlgen der einzelnen Module zu einem kompletten Rad ist Maszligarbeit
Elementarteilchenphysik am MPI Munchen 22 Dezember 2004 Ric hard Nisius 19
Einleitung Das H1 Experiment Das Magic Teleskop Das Atlas Projekt Zusammenfassung
Der innere Spurdetektor von ATLAS
raquoraquoraquoraquoraquoraquoraquoraquoraquo
raquoraquoraquoraquoraquoraquoraquoraquoraquo9
AAK
AAU
23 m
7 m
Der Pixel Detektorminus Radius 48 minus 16 cmminus 3 Lagen 8 Scheibenminus 14 middot 10
8 Auslesekanaumlleminus σ 12 microm (RΦ) and asymp 70 microm (zR)
Der Semi Conductor Trackerminus Radius 27 minus 52 cmminus 4 Lagen 18 Scheibenminus 63 middot 10
6 read-out channelsminus 4088 Module 61 m 2 Siliziumminus σ 16 microm (RΦ) and 580 microm (zR)
Der Transition Radiation Trackerminus Radius 56 minus 107 cmminus 420 k Auslesekanaumlleminus Xe Strahler zum Elektronnachweisminus σ 170 microm pro RoumlhrchenAm MPI bauen wir 400 Module
des SCT Vorwaumlrtsbereichs
Elementarteilchenphysik am MPI Munchen 22 Dezember 2004 Ric hard Nisius 20
Einleitung Das H1 Experiment Das Magic Teleskop Das Atlas Projekt Zusammenfassung
Vom Modell zum Modul ist ein langer Weg
frac34 -16 cm
6
8 cm
Die wichtigsten Dinge sind
minus ein Roboter zum Ausrichtender Detektoren mit einer Ge-nauigkeit von besser als 5 microm
minus ein Kleberoboterminus und viel Ruhe und Geduld
Bauzeit 1 TagModul
Elementarteilchenphysik am MPI Munchen 22 Dezember 2004 Ric hard Nisius 21
Einleitung Das H1 Experiment Das Magic Teleskop Das Atlas Projekt Zusammenfassung
Der Test eines Teilsystems
Die Integration der Module ist schwierig
minus Die Module sind sehr empfindlichminus Eine praumlzise Vermessung ist noumltig (X-Ray)minus Elektronisches Rauschen ist zu vermeidenminus Es ist nicht viel Platz die Module uumlberlappen
Beim Zusammenspiel aller Kraumlfte ist sehr viel Abstimmung noumltig
Elementarteilchenphysik am MPI Munchen 22 Dezember 2004 Ric hard Nisius 22
Einleitung Das H1 Experiment Das Magic Teleskop Das Atlas Proj ekt Zusammenfassung
Wir suchen immer noch nach Antworten auf eine Reihe von Fragen
1 Sind Quarks und Leptonen wirklich elementar oder haben sieSub-Struktur
2 Warum haben die Teilchen so verschiedene Massen
3 Gibt es das Higgs Teilchen wirklich Wenn nicht was sonst istzust andig fur die Massenerzeugung
4 Woraus besteht die Dunkle Materie
5 Wie passt die Gravitation in unser Wechselwirkungsbild
6
Es gibt viel zu entdecken - Schaun mer mal und derweil
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Der Large Hadron Collider (LHC)
p
p
ALICE
ATLAS
CMS
LHC (2007 - 20xx) E = 14000 GeV
Entdeckungspotential MH = 100 minus 1000 GeV
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Einleitung Das H1 Experiment Das Magic Teleskop Das Atlas Projekt Zusammenfassung
Der LHC - ein Proton-Proton Beschleuniger (2007 ++)
Technische Daten
L = 267 kmEp = 7 TeVNp = 11 middot 10
11 Strahl
Lumi Erwartungen
10 fbminus1 a beim Start100 fbminus1 a nominal
Alice
Schwere Kerne
LHC-B
Materie harr Antimaterie
ATLAS CMS
Higgs Produktion
Das Herzstuumlck des LHC -die supraleitenden Magnete
Laumlnge 15 mGewicht 238 tB-Feld 83 T
Temperatur 19 KStrom 12000 A
Energie 71 MJ
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Einleitung Das H1 Experiment Das Magic Teleskop Das Atlas Projekt Zusammenfassung
Bauarbeiten fur ATLAS - die Installation im Zeitraffer
29052003300520031107200301092003271020030311200322122003
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Der ATLAS Detektor
-frac3445 m
6
22 m
MPI BeteiligungenMonitored Drift Tubes (MDT)
Hadron End Cap (HEC)
I
Semi Conductor Tracker (SCT)iexcl
iexcliexcl
iexcliexcl
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iexcliexclmicro
Elementarteilchenphysik am MPI Munchen 22 Dezember 2004 Ric hard Nisius 18
Einleitung Das H1 Experiment Das Magic Teleskop Das Atlas Projekt Zusammenfassung
Das Hadronische Endcap Kalorimeter
minus Die Abschwaumlchung der durch die Hadronen ausgeloumls-ten Teilchen-Schauer erfolgt durch 25 mm dicke Kupfer-platten Das sensitive Material ist fluumlssiges Argon
minus Es muumlssen je 32 Module zu Raumldern zusammengefuumlgtwerden Am MPI werden 27 dieser Module gebaut
minus Insgesamt gibt es 4 Raumlder Jedes Rad hat einen Radiusvon 21 m und ein Gewicht von 67 t
Das Zusammenfuumlgen der einzelnen Module zu einem kompletten Rad ist Maszligarbeit
Elementarteilchenphysik am MPI Munchen 22 Dezember 2004 Ric hard Nisius 19
Einleitung Das H1 Experiment Das Magic Teleskop Das Atlas Projekt Zusammenfassung
Der innere Spurdetektor von ATLAS
raquoraquoraquoraquoraquoraquoraquoraquoraquo
raquoraquoraquoraquoraquoraquoraquoraquoraquo9
AAK
AAU
23 m
7 m
Der Pixel Detektorminus Radius 48 minus 16 cmminus 3 Lagen 8 Scheibenminus 14 middot 10
8 Auslesekanaumlleminus σ 12 microm (RΦ) and asymp 70 microm (zR)
Der Semi Conductor Trackerminus Radius 27 minus 52 cmminus 4 Lagen 18 Scheibenminus 63 middot 10
6 read-out channelsminus 4088 Module 61 m 2 Siliziumminus σ 16 microm (RΦ) and 580 microm (zR)
Der Transition Radiation Trackerminus Radius 56 minus 107 cmminus 420 k Auslesekanaumlleminus Xe Strahler zum Elektronnachweisminus σ 170 microm pro RoumlhrchenAm MPI bauen wir 400 Module
des SCT Vorwaumlrtsbereichs
Elementarteilchenphysik am MPI Munchen 22 Dezember 2004 Ric hard Nisius 20
Einleitung Das H1 Experiment Das Magic Teleskop Das Atlas Projekt Zusammenfassung
Vom Modell zum Modul ist ein langer Weg
frac34 -16 cm
6
8 cm
Die wichtigsten Dinge sind
minus ein Roboter zum Ausrichtender Detektoren mit einer Ge-nauigkeit von besser als 5 microm
minus ein Kleberoboterminus und viel Ruhe und Geduld
Bauzeit 1 TagModul
Elementarteilchenphysik am MPI Munchen 22 Dezember 2004 Ric hard Nisius 21
Einleitung Das H1 Experiment Das Magic Teleskop Das Atlas Projekt Zusammenfassung
Der Test eines Teilsystems
Die Integration der Module ist schwierig
minus Die Module sind sehr empfindlichminus Eine praumlzise Vermessung ist noumltig (X-Ray)minus Elektronisches Rauschen ist zu vermeidenminus Es ist nicht viel Platz die Module uumlberlappen
Beim Zusammenspiel aller Kraumlfte ist sehr viel Abstimmung noumltig
Elementarteilchenphysik am MPI Munchen 22 Dezember 2004 Ric hard Nisius 22
Einleitung Das H1 Experiment Das Magic Teleskop Das Atlas Proj ekt Zusammenfassung
Wir suchen immer noch nach Antworten auf eine Reihe von Fragen
1 Sind Quarks und Leptonen wirklich elementar oder haben sieSub-Struktur
2 Warum haben die Teilchen so verschiedene Massen
3 Gibt es das Higgs Teilchen wirklich Wenn nicht was sonst istzust andig fur die Massenerzeugung
4 Woraus besteht die Dunkle Materie
5 Wie passt die Gravitation in unser Wechselwirkungsbild
6
Es gibt viel zu entdecken - Schaun mer mal und derweil
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Der LHC - ein Proton-Proton Beschleuniger (2007 ++)
Technische Daten
L = 267 kmEp = 7 TeVNp = 11 middot 10
11 Strahl
Lumi Erwartungen
10 fbminus1 a beim Start100 fbminus1 a nominal
Alice
Schwere Kerne
LHC-B
Materie harr Antimaterie
ATLAS CMS
Higgs Produktion
Das Herzstuumlck des LHC -die supraleitenden Magnete
Laumlnge 15 mGewicht 238 tB-Feld 83 T
Temperatur 19 KStrom 12000 A
Energie 71 MJ
Elementarteilchenphysik am MPI Munchen 22 Dezember 2004 Ric hard Nisius 16
Einleitung Das H1 Experiment Das Magic Teleskop Das Atlas Projekt Zusammenfassung
Bauarbeiten fur ATLAS - die Installation im Zeitraffer
29052003300520031107200301092003271020030311200322122003
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Der ATLAS Detektor
-frac3445 m
6
22 m
MPI BeteiligungenMonitored Drift Tubes (MDT)
Hadron End Cap (HEC)
I
Semi Conductor Tracker (SCT)iexcl
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Einleitung Das H1 Experiment Das Magic Teleskop Das Atlas Projekt Zusammenfassung
Das Hadronische Endcap Kalorimeter
minus Die Abschwaumlchung der durch die Hadronen ausgeloumls-ten Teilchen-Schauer erfolgt durch 25 mm dicke Kupfer-platten Das sensitive Material ist fluumlssiges Argon
minus Es muumlssen je 32 Module zu Raumldern zusammengefuumlgtwerden Am MPI werden 27 dieser Module gebaut
minus Insgesamt gibt es 4 Raumlder Jedes Rad hat einen Radiusvon 21 m und ein Gewicht von 67 t
Das Zusammenfuumlgen der einzelnen Module zu einem kompletten Rad ist Maszligarbeit
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Einleitung Das H1 Experiment Das Magic Teleskop Das Atlas Projekt Zusammenfassung
Der innere Spurdetektor von ATLAS
raquoraquoraquoraquoraquoraquoraquoraquoraquo
raquoraquoraquoraquoraquoraquoraquoraquoraquo9
AAK
AAU
23 m
7 m
Der Pixel Detektorminus Radius 48 minus 16 cmminus 3 Lagen 8 Scheibenminus 14 middot 10
8 Auslesekanaumlleminus σ 12 microm (RΦ) and asymp 70 microm (zR)
Der Semi Conductor Trackerminus Radius 27 minus 52 cmminus 4 Lagen 18 Scheibenminus 63 middot 10
6 read-out channelsminus 4088 Module 61 m 2 Siliziumminus σ 16 microm (RΦ) and 580 microm (zR)
Der Transition Radiation Trackerminus Radius 56 minus 107 cmminus 420 k Auslesekanaumlleminus Xe Strahler zum Elektronnachweisminus σ 170 microm pro RoumlhrchenAm MPI bauen wir 400 Module
des SCT Vorwaumlrtsbereichs
Elementarteilchenphysik am MPI Munchen 22 Dezember 2004 Ric hard Nisius 20
Einleitung Das H1 Experiment Das Magic Teleskop Das Atlas Projekt Zusammenfassung
Vom Modell zum Modul ist ein langer Weg
frac34 -16 cm
6
8 cm
Die wichtigsten Dinge sind
minus ein Roboter zum Ausrichtender Detektoren mit einer Ge-nauigkeit von besser als 5 microm
minus ein Kleberoboterminus und viel Ruhe und Geduld
Bauzeit 1 TagModul
Elementarteilchenphysik am MPI Munchen 22 Dezember 2004 Ric hard Nisius 21
Einleitung Das H1 Experiment Das Magic Teleskop Das Atlas Projekt Zusammenfassung
Der Test eines Teilsystems
Die Integration der Module ist schwierig
minus Die Module sind sehr empfindlichminus Eine praumlzise Vermessung ist noumltig (X-Ray)minus Elektronisches Rauschen ist zu vermeidenminus Es ist nicht viel Platz die Module uumlberlappen
Beim Zusammenspiel aller Kraumlfte ist sehr viel Abstimmung noumltig
Elementarteilchenphysik am MPI Munchen 22 Dezember 2004 Ric hard Nisius 22
Einleitung Das H1 Experiment Das Magic Teleskop Das Atlas Proj ekt Zusammenfassung
Wir suchen immer noch nach Antworten auf eine Reihe von Fragen
1 Sind Quarks und Leptonen wirklich elementar oder haben sieSub-Struktur
2 Warum haben die Teilchen so verschiedene Massen
3 Gibt es das Higgs Teilchen wirklich Wenn nicht was sonst istzust andig fur die Massenerzeugung
4 Woraus besteht die Dunkle Materie
5 Wie passt die Gravitation in unser Wechselwirkungsbild
6
Es gibt viel zu entdecken - Schaun mer mal und derweil
Elementarteilchenphysik am MPI Munchen 22 Dezember 2004 Ric hard Nisius 23
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Bauarbeiten fur ATLAS - die Installation im Zeitraffer
29052003300520031107200301092003271020030311200322122003
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Elementarteilchenphysik am MPI Munchen 22 Dezember 2004 Ric hard Nisius 17
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Der ATLAS Detektor
-frac3445 m
6
22 m
MPI BeteiligungenMonitored Drift Tubes (MDT)
Hadron End Cap (HEC)
I
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iexcliexcl
iexcliexcl
iexcliexcl
iexcliexclmicro
Elementarteilchenphysik am MPI Munchen 22 Dezember 2004 Ric hard Nisius 18
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Das Hadronische Endcap Kalorimeter
minus Die Abschwaumlchung der durch die Hadronen ausgeloumls-ten Teilchen-Schauer erfolgt durch 25 mm dicke Kupfer-platten Das sensitive Material ist fluumlssiges Argon
minus Es muumlssen je 32 Module zu Raumldern zusammengefuumlgtwerden Am MPI werden 27 dieser Module gebaut
minus Insgesamt gibt es 4 Raumlder Jedes Rad hat einen Radiusvon 21 m und ein Gewicht von 67 t
Das Zusammenfuumlgen der einzelnen Module zu einem kompletten Rad ist Maszligarbeit
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Der innere Spurdetektor von ATLAS
raquoraquoraquoraquoraquoraquoraquoraquoraquo
raquoraquoraquoraquoraquoraquoraquoraquoraquo9
AAK
AAU
23 m
7 m
Der Pixel Detektorminus Radius 48 minus 16 cmminus 3 Lagen 8 Scheibenminus 14 middot 10
8 Auslesekanaumlleminus σ 12 microm (RΦ) and asymp 70 microm (zR)
Der Semi Conductor Trackerminus Radius 27 minus 52 cmminus 4 Lagen 18 Scheibenminus 63 middot 10
6 read-out channelsminus 4088 Module 61 m 2 Siliziumminus σ 16 microm (RΦ) and 580 microm (zR)
Der Transition Radiation Trackerminus Radius 56 minus 107 cmminus 420 k Auslesekanaumlleminus Xe Strahler zum Elektronnachweisminus σ 170 microm pro RoumlhrchenAm MPI bauen wir 400 Module
des SCT Vorwaumlrtsbereichs
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Vom Modell zum Modul ist ein langer Weg
frac34 -16 cm
6
8 cm
Die wichtigsten Dinge sind
minus ein Roboter zum Ausrichtender Detektoren mit einer Ge-nauigkeit von besser als 5 microm
minus ein Kleberoboterminus und viel Ruhe und Geduld
Bauzeit 1 TagModul
Elementarteilchenphysik am MPI Munchen 22 Dezember 2004 Ric hard Nisius 21
Einleitung Das H1 Experiment Das Magic Teleskop Das Atlas Projekt Zusammenfassung
Der Test eines Teilsystems
Die Integration der Module ist schwierig
minus Die Module sind sehr empfindlichminus Eine praumlzise Vermessung ist noumltig (X-Ray)minus Elektronisches Rauschen ist zu vermeidenminus Es ist nicht viel Platz die Module uumlberlappen
Beim Zusammenspiel aller Kraumlfte ist sehr viel Abstimmung noumltig
Elementarteilchenphysik am MPI Munchen 22 Dezember 2004 Ric hard Nisius 22
Einleitung Das H1 Experiment Das Magic Teleskop Das Atlas Proj ekt Zusammenfassung
Wir suchen immer noch nach Antworten auf eine Reihe von Fragen
1 Sind Quarks und Leptonen wirklich elementar oder haben sieSub-Struktur
2 Warum haben die Teilchen so verschiedene Massen
3 Gibt es das Higgs Teilchen wirklich Wenn nicht was sonst istzust andig fur die Massenerzeugung
4 Woraus besteht die Dunkle Materie
5 Wie passt die Gravitation in unser Wechselwirkungsbild
6
Es gibt viel zu entdecken - Schaun mer mal und derweil
Elementarteilchenphysik am MPI Munchen 22 Dezember 2004 Ric hard Nisius 23
Einleitung Das H1 Experiment Das Magic Teleskop Das Atlas Proj ekt Zusammenfassung
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Einleitung Das H1 Experiment Das Magic Teleskop Das Atlas Projekt Zusammenfassung
Der ATLAS Detektor
-frac3445 m
6
22 m
MPI BeteiligungenMonitored Drift Tubes (MDT)
Hadron End Cap (HEC)
I
Semi Conductor Tracker (SCT)iexcl
iexcliexcl
iexcliexcl
iexcliexcl
iexcliexclmicro
Elementarteilchenphysik am MPI Munchen 22 Dezember 2004 Ric hard Nisius 18
Einleitung Das H1 Experiment Das Magic Teleskop Das Atlas Projekt Zusammenfassung
Das Hadronische Endcap Kalorimeter
minus Die Abschwaumlchung der durch die Hadronen ausgeloumls-ten Teilchen-Schauer erfolgt durch 25 mm dicke Kupfer-platten Das sensitive Material ist fluumlssiges Argon
minus Es muumlssen je 32 Module zu Raumldern zusammengefuumlgtwerden Am MPI werden 27 dieser Module gebaut
minus Insgesamt gibt es 4 Raumlder Jedes Rad hat einen Radiusvon 21 m und ein Gewicht von 67 t
Das Zusammenfuumlgen der einzelnen Module zu einem kompletten Rad ist Maszligarbeit
Elementarteilchenphysik am MPI Munchen 22 Dezember 2004 Ric hard Nisius 19
Einleitung Das H1 Experiment Das Magic Teleskop Das Atlas Projekt Zusammenfassung
Der innere Spurdetektor von ATLAS
raquoraquoraquoraquoraquoraquoraquoraquoraquo
raquoraquoraquoraquoraquoraquoraquoraquoraquo9
AAK
AAU
23 m
7 m
Der Pixel Detektorminus Radius 48 minus 16 cmminus 3 Lagen 8 Scheibenminus 14 middot 10
8 Auslesekanaumlleminus σ 12 microm (RΦ) and asymp 70 microm (zR)
Der Semi Conductor Trackerminus Radius 27 minus 52 cmminus 4 Lagen 18 Scheibenminus 63 middot 10
6 read-out channelsminus 4088 Module 61 m 2 Siliziumminus σ 16 microm (RΦ) and 580 microm (zR)
Der Transition Radiation Trackerminus Radius 56 minus 107 cmminus 420 k Auslesekanaumlleminus Xe Strahler zum Elektronnachweisminus σ 170 microm pro RoumlhrchenAm MPI bauen wir 400 Module
des SCT Vorwaumlrtsbereichs
Elementarteilchenphysik am MPI Munchen 22 Dezember 2004 Ric hard Nisius 20
Einleitung Das H1 Experiment Das Magic Teleskop Das Atlas Projekt Zusammenfassung
Vom Modell zum Modul ist ein langer Weg
frac34 -16 cm
6
8 cm
Die wichtigsten Dinge sind
minus ein Roboter zum Ausrichtender Detektoren mit einer Ge-nauigkeit von besser als 5 microm
minus ein Kleberoboterminus und viel Ruhe und Geduld
Bauzeit 1 TagModul
Elementarteilchenphysik am MPI Munchen 22 Dezember 2004 Ric hard Nisius 21
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Der Test eines Teilsystems
Die Integration der Module ist schwierig
minus Die Module sind sehr empfindlichminus Eine praumlzise Vermessung ist noumltig (X-Ray)minus Elektronisches Rauschen ist zu vermeidenminus Es ist nicht viel Platz die Module uumlberlappen
Beim Zusammenspiel aller Kraumlfte ist sehr viel Abstimmung noumltig
Elementarteilchenphysik am MPI Munchen 22 Dezember 2004 Ric hard Nisius 22
Einleitung Das H1 Experiment Das Magic Teleskop Das Atlas Proj ekt Zusammenfassung
Wir suchen immer noch nach Antworten auf eine Reihe von Fragen
1 Sind Quarks und Leptonen wirklich elementar oder haben sieSub-Struktur
2 Warum haben die Teilchen so verschiedene Massen
3 Gibt es das Higgs Teilchen wirklich Wenn nicht was sonst istzust andig fur die Massenerzeugung
4 Woraus besteht die Dunkle Materie
5 Wie passt die Gravitation in unser Wechselwirkungsbild
6
Es gibt viel zu entdecken - Schaun mer mal und derweil
Elementarteilchenphysik am MPI Munchen 22 Dezember 2004 Ric hard Nisius 23
Einleitung Das H1 Experiment Das Magic Teleskop Das Atlas Proj ekt Zusammenfassung
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Elementarteilchenphysik am MPI Munchen 22 Dezember 2004 Ric hard Nisius 24
Einleitung Das H1 Experiment Das Magic Teleskop Das Atlas Projekt Zusammenfassung
Das Hadronische Endcap Kalorimeter
minus Die Abschwaumlchung der durch die Hadronen ausgeloumls-ten Teilchen-Schauer erfolgt durch 25 mm dicke Kupfer-platten Das sensitive Material ist fluumlssiges Argon
minus Es muumlssen je 32 Module zu Raumldern zusammengefuumlgtwerden Am MPI werden 27 dieser Module gebaut
minus Insgesamt gibt es 4 Raumlder Jedes Rad hat einen Radiusvon 21 m und ein Gewicht von 67 t
Das Zusammenfuumlgen der einzelnen Module zu einem kompletten Rad ist Maszligarbeit
Elementarteilchenphysik am MPI Munchen 22 Dezember 2004 Ric hard Nisius 19
Einleitung Das H1 Experiment Das Magic Teleskop Das Atlas Projekt Zusammenfassung
Der innere Spurdetektor von ATLAS
raquoraquoraquoraquoraquoraquoraquoraquoraquo
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23 m
7 m
Der Pixel Detektorminus Radius 48 minus 16 cmminus 3 Lagen 8 Scheibenminus 14 middot 10
8 Auslesekanaumlleminus σ 12 microm (RΦ) and asymp 70 microm (zR)
Der Semi Conductor Trackerminus Radius 27 minus 52 cmminus 4 Lagen 18 Scheibenminus 63 middot 10
6 read-out channelsminus 4088 Module 61 m 2 Siliziumminus σ 16 microm (RΦ) and 580 microm (zR)
Der Transition Radiation Trackerminus Radius 56 minus 107 cmminus 420 k Auslesekanaumlleminus Xe Strahler zum Elektronnachweisminus σ 170 microm pro RoumlhrchenAm MPI bauen wir 400 Module
des SCT Vorwaumlrtsbereichs
Elementarteilchenphysik am MPI Munchen 22 Dezember 2004 Ric hard Nisius 20
Einleitung Das H1 Experiment Das Magic Teleskop Das Atlas Projekt Zusammenfassung
Vom Modell zum Modul ist ein langer Weg
frac34 -16 cm
6
8 cm
Die wichtigsten Dinge sind
minus ein Roboter zum Ausrichtender Detektoren mit einer Ge-nauigkeit von besser als 5 microm
minus ein Kleberoboterminus und viel Ruhe und Geduld
Bauzeit 1 TagModul
Elementarteilchenphysik am MPI Munchen 22 Dezember 2004 Ric hard Nisius 21
Einleitung Das H1 Experiment Das Magic Teleskop Das Atlas Projekt Zusammenfassung
Der Test eines Teilsystems
Die Integration der Module ist schwierig
minus Die Module sind sehr empfindlichminus Eine praumlzise Vermessung ist noumltig (X-Ray)minus Elektronisches Rauschen ist zu vermeidenminus Es ist nicht viel Platz die Module uumlberlappen
Beim Zusammenspiel aller Kraumlfte ist sehr viel Abstimmung noumltig
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Einleitung Das H1 Experiment Das Magic Teleskop Das Atlas Proj ekt Zusammenfassung
Wir suchen immer noch nach Antworten auf eine Reihe von Fragen
1 Sind Quarks und Leptonen wirklich elementar oder haben sieSub-Struktur
2 Warum haben die Teilchen so verschiedene Massen
3 Gibt es das Higgs Teilchen wirklich Wenn nicht was sonst istzust andig fur die Massenerzeugung
4 Woraus besteht die Dunkle Materie
5 Wie passt die Gravitation in unser Wechselwirkungsbild
6
Es gibt viel zu entdecken - Schaun mer mal und derweil
Elementarteilchenphysik am MPI Munchen 22 Dezember 2004 Ric hard Nisius 23
Einleitung Das H1 Experiment Das Magic Teleskop Das Atlas Proj ekt Zusammenfassung
Eine kleine Auswahl interessanter Links
Dieser Vortrag httpwwwmppmumpgde nisiuswelcomeauxlehrehtml
Die Startseite der deutschen Teilchenphysik
Eine kompakte Seite mit vielen weiteren Links httpwwwteilchenphysikinfo
Zum Durcharbeiten
Ein Lernprogramm der Uni Erlangen ausdem ich Bilder entnommen habe httpwwwdidaktikphysikuni-erlangende
Zum Erholen
Eine Sammlung von Portraits und Cartoonshttpwwwthphysikuni-frankfurtde jr
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Einleitung Das H1 Experiment Das Magic Teleskop Das Atlas Projekt Zusammenfassung
Der innere Spurdetektor von ATLAS
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23 m
7 m
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minus ein Kleberoboterminus und viel Ruhe und Geduld
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minus Die Module sind sehr empfindlichminus Eine praumlzise Vermessung ist noumltig (X-Ray)minus Elektronisches Rauschen ist zu vermeidenminus Es ist nicht viel Platz die Module uumlberlappen
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