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Die LHC Maschine Seminar: Physik und Detektoren am LHC Fabian Hohnloser.

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Präsentation zum Thema: "Die LHC Maschine Seminar: Physik und Detektoren am LHC Fabian Hohnloser."—  Präsentation transkript:

1 Die LHC Maschine Seminar: Physik und Detektoren am LHC Fabian Hohnloser

2 Gliederung Die wichtigsten Experimente am LHC Daten und Fakten Grundlagen zur Teilchenbeschleunigung Beschleunigertypen Die Reise der Teilchen Injektion/Ejektion Strahlfokussierung Luminosität Schutzsysteme

3 Wichtigste Experimente ATLAS & CMS: -Nachweis des Higgs-Bosons -Substruktur von Leptonen und Quarks -Supersymmetrische Teilchen ALICE: - Untersuchung von Quark-Gluon- Plasma LHCb: - Untersuchung der CP-Verletzung

4 LHC-Fakten Umfang: 26658,88 m Energieverbrauch(incl.Infrastruktur): 1000 GWh Anzahl Dipolmagnete: 1232 Anzahl Quadrupolmagnete: 858 Max.erzeugtes Magnetfeld(Dipolmagnet): 8,33 T Kühlung auf 1,9K durch 140t superfluides Helium Supraleitung Strahlrohrvakuum: 10¹³ bar

5

6 Grundlagen zur Beschleunigung Lorentzkraft: Elektrisches Feld E besorgt die Beschleunigung Magnetisches Feld B hält Teilchen auf ihrer Bahn Für und :

7 LHC-Dipolmagnet Besonderheit: Gegenläufige Strahlrohre in einem Modul

8 Wie wird beschleunigt in: Linearbeschleunigern (LINAC) Radio Frequency Quadrupolen (RFQ) Kreisbeschleunigern(Synchrotron) Wie funktioniert die Strahlsteuerung durch: Kickermagnete (Injektion/Ejektion) Quadrupolmagnete(Fokussierung)

9 Linearbeschleuniger Wideröe-Struktur: U(t)=U sin(ωt)

10 Linearbeschleuniger- Phasenfokussierung

11 Radio Frequency Quadrupol Vorteil: Simultanes Beschleunigen und Fokussieren

12 RFQ-Fokussierung

13 RFQ-Beschleunigung

14 RFQ-Phasenfokussierung

15 Kreisbeschleuniger Synchrotron:

16 Kreisbeschleuniger Beschleunigung durch Kavitäten: Anregung in Resonanzfrequenz Frequenzüberhöhung bei entstehenden Mikrowellen Mikrowellen haben elektrische Felder Beschleunigung Vorstellung : Teilchen surfen auf der Welle

17 Kavität

18 Die Reise der Teilchen

19 Injektion/Ejektion Verwendung statischer Felder nicht möglich gepulste Kicker- und Septummagneten Kicker (Strahlablenkung): Pulse im μs Bereich Kleine Induktivität

20 Injektion/Ejektion Septum (Strahlführung) Näherung des injizierten an den umlaufenden Strahl Abgeschirmtes Feld Pulsdauern: 10μs bis ms

21 Injektion/Ejektion Zusammenspiel von Kicker und Septum: Injektion: Ejektion:

22 Strahlfokussierung Nötig,damit Teilchen nicht auseinanderlaufen Erreicht durch Quadrupolmagnete

23 Fokussierung am Kollisionspunkt Dipole: Auseinanderhalten der Strahlen Quadrupole: Fokussierung Strahldurchmesser von bis zu 16μm möglich

24 Kreuzungswinkel: ̴ 0,02° Um Strahlen ausreichend zu trennen Damit Kollisionen im Zentrum der Detektoren stattfinden und nicht schon davor

25 Luminosität Anzahl Ereignisse pro Sekunde: : Luminosität : Wirkungsquerschnitt

26 Luminosität, :Anzahl Teilchen pro Bunch, :Ausdehnung des Strahls :Frequenz mit der die Bunche kollidieren Luminosität beim LHC : cm -2 s -1

27 Schutzsystem Beam Dump: Bei Abweichung von Sollumlaufbahn Maße: 8x0,7x0,7m Material: Grafit Spiral Kicker Kollimatoren: Platten die an den Strahl herangefahren werden können

28 Quench-Protection Quench: Supraleiter wird normalleitend Umwandlung der Spulenenergie in Wärme Beschädigung oder Zerstörung derselben. Schutzsystem: – Detektion des Quenchs – Reaktion innerhalb von 200 ms – Umleitung des Stromes durch den Magnet über eine Bypassdiode.

29 Danke für die Aufmerksamkeit


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