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Martin zur Nedden, HU Berlin 1 Physik an Hadron-Collidern, WS 2006/2007 Kap. 1: Einführung Übersicht Hadron-Kollider Hadronische Strahlen und Kollisionen.

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1 Martin zur Nedden, HU Berlin 1 Physik an Hadron-Collidern, WS 2006/2007 Kap. 1: Einführung Übersicht Hadron-Kollider Hadronische Strahlen und Kollisionen Wirkungsquerschnitte in Hadron-Kollisionen Kinematische Variabeln

2 Martin zur Nedden, HU Berlin 2 Physik an Hadron-Collidern, WS 2006/2007 Hadron-Hadron-Collider weltweit

3 Martin zur Nedden, HU Berlin 3 Physik an Hadron-Collidern, WS 2006/2007 Entwicklung von Beschleunigern

4 Martin zur Nedden, HU Berlin 4 Physik an Hadron-Collidern, WS 2006/ ns Extrem guter Detektor und Datenselektion notwendig Ereignisrate bei ATLAS : N = L x (pp) 10 9 Wechselwirkungen pro s Aber: am häufigsten sind Untergrundereignisse Interessante Ereignisse sind sehr selten! Teilchenkollisionen bei LHC

5 Martin zur Nedden, HU Berlin 5 Physik an Hadron-Collidern, WS 2006/2007 Energie im Center of Mass System Relevante Center of Mass Energie der kollidierenden Partonen (q, g) Brauchen genügend Energie, um neue Teilchen mit Massen bis zu 1 TeV zu erzeugen! pp gluon quark Grobe Abschätzung: Notwendig:

6 Martin zur Nedden, HU Berlin 6 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

7 Martin zur Nedden, HU Berlin 7 Physik an Hadron-Collidern, WS 2006/2007 Wirkungsquerschnitt und Luminosität Totaler inelastischer Wirkungsquerschnitt Ereignisrate: Punktförmiger Wirkungsquerschnitt p p Untergrund Signal starke WW Elektroschwache WW riesiger Untergrund!! Teilchen /s 100 Teilchen /Kollision > 1/h

8 Martin zur Nedden, HU Berlin 8 Physik an Hadron-Collidern, WS 2006/2007 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

9 Martin zur Nedden, HU Berlin 9 Physik an Hadron-Collidern, WS 2006/2007 Wirkungsquerschnitte an Hadron Collideren mit LHC wir ein neuer Energetischer Bereich zugänglich Hadron-Collider sind Entdeckungs- maschienen

10 Martin zur Nedden, HU Berlin 10 Physik an Hadron-Collidern, WS 2006/2007 Hadron - Hadron Kollision

11 Martin zur Nedden, HU Berlin 11 Physik an Hadron-Collidern, WS 2006/2007 η/φ Raster im Detektor Teilchenrichtungen η/φ

12 Martin zur Nedden, HU Berlin 12 Physik an Hadron-Collidern, WS 2006/2007 Rapidität und Pseudorapidtät Rapiditätsverteilung und Azimutalwinkelverteilung sind korreliert


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