Physik an Hadron-Collidern, WS 2006/2007 - HERA-B

Kap. 1: Einführung
●
Übersicht Hadron-Kollider
●
Hadronische Strahlen und Kollisionen
●
Wirkungsquerschnitte in Hadron-Kollisionen
●
Kinematische Variabeln
Martin zur Nedden, HU Berlin
Physik an Hadron-Collidern, WS 2006/2007
‹#›
Hadron-Hadron-Collider weltweit
Martin zur Nedden, HU Berlin
Physik an Hadron-Collidern, WS 2006/2007
‹#›
Entwicklung von Beschleunigern
Martin zur Nedden, HU Berlin
Physik an Hadron-Collidern, WS 2006/2007
‹#›
Teilchenkollisionen bei LHC
Ereignisrate bei ATLAS :
N = L x  (pp)  109 Wechselwirkungen pro s
Aber: am häufigsten sind Untergrundereignisse
Interessante Ereignisse sind sehr selten!
 Extrem guter Detektor und Datenselektion notwendig
Martin zur Nedden, HU Berlin
Physik an Hadron-Collidern, WS 2006/2007
‹#›
Energie im „Center of Mass“ System
Brauchen genügend Energie, um neue Teilchen mit Massen bis zu 1 TeV zu erzeugen!
gluon
p
p
quark
Grobe Abschätzung:
Relevante „Center of Mass“ Energie
Notwendig:
Martin zur Nedden, HU Berlin
s
1 1
s    s
2 3
der kollidierenden Partonen (q, g)
s  6  2 1TeV 14 TeV
Physik an Hadron-Collidern, WS 2006/2007
‹#›
Vergleich Proton/Antiproton-Proton Streuung
Niedrige Energie:
Valence-Quarks dominieren
die harte Streuung:
Proton / Antiproton > Proton Proton
Hohe Energie:
Sea-Quarks und Gluonen
dominieren die harte Streuung:
Proton / Antiproton = Proton Proton
Martin zur Nedden, HU Berlin
Physik an Hadron-Collidern, WS 2006/2007
‹#›
Wirkungsquerschnitt und Luminosität

Ereignisrate:
N  L
> 1/h
starke WW
Untergrund
Totaler inelastischer
Wirkungsquerschnitt
p
p
  10 fm  10 cm
25
2
2
Elektroschwache WW
Signal

Punktförmiger
Wirkungsquerschnitt
L  10 / cm / s
34
2
100 Teilchen /Kollision
Martin zur Nedden, HU Berlin

s
2
 10
36
cm
riesiger Untergrund!!
11
10
Physik an Hadron-Collidern, WS 2006/2007
Teilchen /s
‹#›
2
Ereignisse an Hadron Collider
Untergrund (häufig):
starke Wechselwirkung
 Quarks, Gluonen
( LHC: ~ 20 p – p Kollisionsereignisse pro Bunch-Crossing )
Interessante Ereignisse (selten):
elektroschwache Prozesse,
Zerfall schwerer Teilchen
 hochenergetische Leptonen
Martin zur Nedden, HU Berlin
Physik an Hadron-Collidern, WS 2006/2007
‹#›
Wirkungsquerschnitte an Hadron Collideren
mit LHC wir ein neuer
Energetischer Bereich
zugänglich
Hadron-Collider
sind Entdeckungsmaschienen
Martin zur Nedden, HU Berlin
Physik an Hadron-Collidern, WS 2006/2007
‹#›
Hadron - Hadron Kollision
Martin zur Nedden, HU Berlin
Physik an Hadron-Collidern, WS 2006/2007
‹#›
η/φ Raster im Detektor
Teilchenrichtungen  η/φ
Martin zur Nedden, HU Berlin
Physik an Hadron-Collidern, WS 2006/2007
‹#›
Rapidität und Pseudorapidtät
Rapiditätsverteilung und
Azimutalwinkelverteilung sind
korreliert
Martin zur Nedden, HU Berlin
Physik an Hadron-Collidern, WS 2006/2007
‹#›