CMS-Experiment am LHC
Wir sind seit vielen Jahren am CMS-Experiment beteiligt, insbesondere haben wir grossflächige Myon-Driftkammern gebaut. Heute konzentrieren wir uns auf die Daten-Analyse, wir suchen insbesondere nach neuen Phaenomenen und Teilchen, indem wir spezifische Modellvorhersagen (schwere Bosonen, Supersymmetrie,...) aufgreifen und, komplementär dazu, auf modellunabhängige Weise. Zusaetzlich entwickeln wir auch neue Detektoren fuer eine zukünftige Verbesserung des CMS-Experimentes (Szintillator + Auslese mit kleinen Halbleiter-Photodetekoren= Silizium-Photomultipliern = SiPMs).
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Modell-unabhängige Suche nach neuer Physik am LHC
Das bei uns entwickelte Programmpaket MUSiC = Model Unspecific Search in CMS soll durch einen systematischen Vergleich zwischen CMS-Messdaten und Standardmodell-Monte-Carlo-Vorhersagen etwaige Diskrepanzen aufdecken und damit möglicherweise neue Physik entdecken. Dazu werden die in einer Proton-Proton-Kollision entstandenen Teilchen analysiert, darunter insbesondere geladene Leptonen (Elektron, Myon). Aufgabe ist es, die LHC-Daten zu analysieren und nach Abweichungen vom Standardmodell zu suchen.
(A. Meyer, T.H.)
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Suche nach neuer Physik (Unparticles)
Eines der Hauptziele der Experimente am LHC ist die Suche nach neuen, vielleicht revolutionären Phänomenen. Eine solche Idee ist die Vorhersage sogenannter Unparticles in Modellen mit skaleninvarianter neuer Physik. Auch wenn solche Unparticles keine invariante Masse haben, können sie zu spektakulären Signaturen führen. In der Arbeit soll nach Anzeichen für Unparticles in den CMS Daten gesucht werden,
(A. Meyer, T. H.)
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Suche nach R-Paritätsverletzender Supersymmetrie am LHC mit Myonen
Die im Jahre 2011 aufgezeichneten Daten erlauben es, R-Paritätserhaltende SUSY-Modelle in großen Parameterbereichen auszuschließen. In der Bachelorarbeit sollen Endzustände mit Myonen und Jets untersucht werden, ob sie Hinweise auf R-Paritätsverletzende Supersymmetrie enthalten. Dies ist bisher am LHC nur teilweise geschehen, so dass diese Analysen besonders spannend sind.
(M. Weber, A. Meyer)
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Machbarkeitsanalyse einer Suche nach R-Paritätsverletzender Supersymmetrie am
LHC mit Elektronen
Im Unterschied zur Suche nach R-Paritätsverletzender Supersymmetrie in Endzuständen mit Myonen existieren bereits enge Grenzen auf R-Paritätsverletzende Kopplungen in Endzuständen mit Elektronen. Obwohl diese Ereignisse experimentell einfach identifizierbar sind, ist a priori nicht klar, ob eine Suche am LHC die existierenden Grenzen verbessern kann. In der Machbarkeitsanalyse soll dies herausgefunden werden.
(M. Weber, A. Meyer)
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Suche nach schweren geladenen Bosonen am LHC
Schwere geladene Vektorbosonen (W', Z') werden von einigen Theorien jenseits des Standardmodells der Teilchenphysik vorhergesagt. Diese neuen Eichbosonen sollten viel größere Massen, aber durchaus ähnliche Zerfallskanäle wie die Eichbosonen des Standardmodells aufweisen. Unsere Gruppe ist fuehrend bei der Suche nach W' mit Elektronen und Myonen im Endzustand. Nun soll der Zerfall in Tau-Leptonen hinzukommen, nachdem eine erste Sensitivitaetsstudie abgeschlossen ist. Erstmals soll in den 2012'er Daten systematisch nach W'->tau nu gesucht werden. Eine weitere Arbeit soll die Suche im Elektronkanal fortsetzen und an die veraenderten LHC Bedingungen anpassen.
(K. Hoepfner)
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Detektorentwicklung mit SiPM-Auslese
Für die zweite Upgrade-Phase des CMS-Experiments am LHC wird ein Myon-Triggerdetektor basierend auf Szintillatormodulen entwickelt. Diese Module werden dann mittels Silizium-Photomultipliern - extrem lichtempfindlichen Halbleiterdetektoren - ausgelesen. Aufgrund ihrer geringen Größe und der Toleranz gegenüber starken Magnetfeldern sind diese Detektoren besonders gut geeignet. Ein Nachteil ist die starke Temperaturabhängigkeit des Detektorsignals, diese macht eine Temperaturstabilisierung des Messaufbaus unumgänglich. Im Rahmen der Arbeiten sollen Charakterisierungen verschiedenenr SiPM-Typen durchgeführt bzw. ein terperaturstabilisierter SiPM-Halter entwickelt werden.
(M. Merschmeyer)
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Auger-Observatorium:
Das Ziel des Pierre Auger-Projekts ist die Untersuchung der höchstenergetischen kosmischen Strahlung. Experimentelle Beobachtungen von kosmischen Teilchen mit Energien von mehr als 1020 eV stellen ein fundamentales Rätsel der modernen Physik dar. Beim Auger-Observatorium kommt eine Hybrid-Technik zur Messung von höchstenergetischen Luftschauern zum Einsatz, d.h. Luftschauer werden sowohl mit einem Oberflächen-Detektorfeld als auch mit optischen Teleskopen nachgewiesen. Die simultane Messung von Luftschauern mit beiden Nachweismethoden reduziert sehr stark die Unsicherheiten der Messung. Neben der Hardwareentwicklung ist unsere Gruppe ebenfalls in mehrere Themenbereiche der Datenanalyse (Daten von Oberflächendetektoren und Fluoreszenzteleskopen) eingebunden. Zu unseren Themen zählen die Untersuchung der Ankunftsrichtung kosmischer Strahlung auf Anisotropie, und die Analyse der Daten des jüngsten Auger-Ausbaus HEAT (High Elevation Auger Telescopes), der es ermöglicht, einen größeren Teil des Himmels mit den Fluoreszenzteleskopen abzudecken. Weitere Information zu Auger
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Datenanalyse mit HEAT beim Pierre Auger Observatorium
Die drei neuen, neigbaren "High Elevation Auger Telescopes" (HEAT) stellen eine Niederenergie-Erweiterung des Fluoreszenz-Detektorsystems vom Pierre Auger Observatorium dar. Die HEAT Daten werden in Hinblick auf die Zusammensetzung und das Energiespektrum der kosmischen Strahlung hin analysiert. Au\ss erdem muss die mechanische Stabilität der geneigten Teleskope mit Sensoren überwacht und ausgewertet werden.
Die Messung der kosmischen Strahlung erfolgt sowohl richtungs- als auch energieaufgelöst. Dabei ist die Verteilung der Ankunftsrichtungen bemerkenswert isotrop, und das Energiespektrum folgt einem nichtthermischen Potenzgesetz. Die Quellen dieser kosmischen Strahlung sind immer noch unbekannt. Mit Hilfe von unterschiedlichen Analysemethoden und Simulationen wird in den aufgenommenen Daten nach Anisotropie gesucht, die direkte Rückschlüsse auf die Quellregion erlauben.
(M.Plum, T.H.)
weitere Infos hier (HEAT) und hier (Quellensuche) -
Bau eines Prototyp-Fluoreszenz-Teleskops
Um die Sensitivit&aum;t der Fluoreszenz-Teleskope zu steigern, untersuchen wir die Möglichkeit, Silizium-Photomultiplier (SiPM) als aktive Detektorkomponente zu nutzen. Diese versprechen gegenüber den bisher verwendeten Photomultiplier-Tubes eine höhere Photon-Detektions-Effizienz. Mittelfristiges Ziel ist die Entwicklung und Inbetriebnahme des Prototypen FAMOUS (First Auger Multi Pixel Photon Counter Camera for the Observation of Ultra-High-Energy Cosmic Ray Showers). In diesem Zusammenhang bieten wir verschiedene Arbeiten aus den Bereichen Optik, Halbleiterdetektoren, Elektronikentwicklung sowie Radiometrie an.
(M. Stephan, T.H.)
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Versuche Fortgeschrittenenpraktikum: