RWTH Aachen
III. Physikalisches Institut
Bachelor-Praktikum Physik

Versuch 9
L3-Experiment: Z-Resonanz

Thomas Hebbeker


Im Praktikum März/April 2021 wird der Versuch über ZOOM betreut und technisch mithilfe einer Infrastruktur (sog. Jupyter Notebook) durchgeführt, die von den Studierenden mit ihrem üblichen RWTH SingleSign-On/Selfservice Login ("ab123456") und einem Web-Browser remote vom eigenen Notebook, PC,... benutzt werden kann. Ihr Betreuer meldet sich rechtzeitig mit weiteren Informationen dazu.


Dieser `Versuch' sieht weder den Aufbau eines Experimentierapparates noch die Aufnahme von Messdaten vor. Es geht um die Auswertung von Daten, die mit dem Teilchendetektor `L3' im Jahr 1993 am e+e- -Beschleuniger `LEP' am Forschungszentrum CERN bei Genf aufgezeichnet wurden. Es handelt sich hier um ein typisches Großprojekt der modernen Elementarteilchenphysik, das natürlich nicht im Rahmen eines Praktikums kopiert werden kann. Andererseits ist die Auswertung der großen Datenmengen eine wichtige und typische Arbeit für Experimentalphysiker dieser Forschungsrichtung. Mit diesem Versuch können aktuelle und präzise Messungen fundamentaler Naturkonstanten nachvollzogen werden.

Es geht um die Messung von e+e- -Reaktionen auf der Z-Resonanz. Zunächst müssen bestimmte Kollisionsereignisse (Hadronen, Myonpare) selektiert werden, um dann die entsprechenden Wirkungsquerschnitte als Funktion der Energie messen zu können. Dann können die folgenden fundamentalen Naturkonstanten abgeleitet werden: Masse und Lebensdauer des Z-Bosons, elektroschwacher Mischungswinkel und die Zahl der Quarkfarben.

Die Datenanalyse erfolgt auf LINUX-PCs. Entsprechende LINUX-Grundkenntnisse sind nützlich. Bei der eigentlichen Programmierung (in der Sprache C++) kann auf Beispiele zurückgegriffen werden, daher sind C++ - Grundkenntnisse ausreichend.

     

Die Graphik zeigt ein `Drei-Jet-Ereignis' im L3-Detektor. Gezeigt ist ein Querschnitt senkrecht zur Strahlachse (Mitte). Die drei `Jets' bestehen jeweils aus etwa 10 Hadronen.

     

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Last update 2021-02-22 Thomas Hebbeker


Literatur

A) Pflichtlektüre   B) Weitere Artikel und Lehrbücher:

Ferner sollte man zur Vorbereitung einen Blick auf das Beispiel-Programm werfen:

Computer-Wissen: Einführungen/Tutorials: