Institut für Hochenergiephysik der Österreichischen Akademie der Wissenschaften 16. December 2003 16. December 2003 Das Experiment CMS am Large Hadron.

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1 Institut für Hochenergiephysik der Österreichischen Akademie der Wissenschaften 16. December 2003 16. December 2003 Das Experiment CMS am Large Hadron Collider Univ.Doz. DI DR. Manfred KRAMMER

2 2 16. Dezember 2003 M. Krammer Der Large Hadron Collider Umfang 27 km ~100 m unter der Erde CERN bei Genf

3 3 16. Dezember 2003 M. Krammer Der Large Hadron Collider Proton - Proton Beschleuniger mit 7 + 7 TeV Energie Supraleitende Magnete: 8,3 Tesla bei 1,9 K (flüssiges Helium) Pakete zu je 10 11 Protonen kollidieren im Abstand von 25 ns 800 Millionen Kollisionen pro Sekunde im Experiment Enorm hohe Datenraten Geplante Inbetriebnahme 2007

4 4 16. Dezember 2003 M. Krammer Der CMS - Detektor Magnetfeld : 4 Tesla Totalgewicht: 12 500 Tonnen Länge : 21,6 Meter Außendurchmesser : 15 Meter

5 5 16. Dezember 2003 M. Krammer CMS - Einige Zahlen Gewicht: 12 500 t, Länge: 21.6 m, Durchmesser: 15 m Größte jemals gebaute Solenoid Magnet, Feldstärke 4 T, Eisenmenge im Magnetjoch entspricht dem Eifelturm Der Silizium-Detektor besteht aus mehr als 200 m 2 Si Das elektrom. Kalorimeter besteht aus 80000 Kristallen Kollisionen all 25 ns, 40 MHz, ca. 500 geladene Teilchen pro Kollision Datenmenge CMS Event builder 500 Gbits/s (entspricht der Datenmenge der weltweitenTelekomunikation) Pro Sekunde wird CMS eine Datenmenge entsprechend 10000 Encyclopedia Britannica speichern Den CMS Event Filter bilden ~4000 Prozessoren Auswertung im GRID (Nachfolger des WWW)

6 6 16. Dezember 2003 M. Krammer CMS - Ein weltweites Unternehmen

7 7 16. Dezember 2003 M. Krammer CMS Zusammenbau

8 8 16. Dezember 2003 M. Krammer CMS Construction site

9 9 16. Dezember 2003 M. Krammer CMS Unterirdisch

10 10 16. Dezember 2003 M. Krammer Der Inner Tracker Silizium Streifen Detektoren 15 000 Detektor Module 24 000 Silizium Wafer 73 000 APV25 - Auslesechips 9,3 Millionen sensitive Streifen Pixel Detektoren 45 Millionen Pixel Mehr als 200 m 2 sensitive Oberfläche Länge ungefähr 6 Meter

11 11 16. Dezember 2003 M. Krammer 3. Zylinderlage des Inner Barrel Tragende Struktur aus Kohlefasermaterial

12 12 16. Dezember 2003 M. Krammer Ein Ereignis im Inner Trcaker Im Mittel 20 überlagerte Kollisionen (pro 25 ns)

13 13 16. Dezember 2003 M. Krammer Aufgaben des Tracker Ein großes, hochpräzises System zur Vermessung der Spuren geladener Teilchen Ein großes, hochpräzises System zur Vermessung der Spuren geladener Teilchen Impulsauflösung (p t )/p t 1% für ein 100 GeV/c Myon Alle 25 ns durchdringen den Tracker im Mittel ungefähr 500 geladene Teilchen aus den Kollisionen Hohe Strahlenbelastung: nach 10 Jahren LHC - Betrieb mehr als 10 14 geladene Teilchen/cm 2 Betriebstemperatur - 10˚C, Hochspannung (einige 100 V) Intensive Entwicklung von strahlungsresistenten Silizium- Detektoren und Elektronikbauteilen mit 40 MHz Taktfrequenz - diese müssen große Datenmengen speichern und verarbeiten

14 14 16. Dezember 2003 M. Krammer Silizium Streifen Detektormodul Prototyp für das Inner Barrel 1024 sensitive Streifen 61µm Abstand zwischen den Streifen gebaut am Institut, getestet im Teilchenstrahl

15 15 16. Dezember 2003 M. Krammer Tracker Elektronik

16 16 16. Dezember 2003 M. Krammer Optische Signalübertragung Hochintegrierte Auslesechips auf Modulen Hochintegrierte Auslesechips auf Modulen 0,25 µm Technologie (IBM), 40 MHz Taktfrequenz Steuer- und Kontrollelektronik Steuer- und Kontrollelektronik Optische Übertragung von analogen und digitalen Signalen Optische Übertragung von analogen und digitalen Signalen Hybrid Hybrid (2,3 x 3 cm 2 ) für die Umwandlung analoger Signale in optische Signale (17 000 Stück)

17 17 16. Dezember 2003 M. Krammer Schwerpunkte des Wiener Instituts Detektorbau Detektorbau Entwicklung und Bau von Halbleiterdetektoren Qualifikation der Silizium Sensoren Bau von Detektormodulen Elektronik Elektronik Entwicklung und Bau von Detektorelektronik Steuer- und Kontrollelektronik, Triggerelektronik Optische Datenübertragung Software und Algorithmen Software und Algorithmen Entwicklung von Algorithmen für die Rekonstruktion Physikalische Datenanalyse

18 18 16. Dezember 2003 M. Krammer Mitarbeit am Institut Neben Vorlesungen und einführenden Praktika in experimenteller Teilchenphysik bietet das Institut für Hochenergiephysik Möglichkeiten bietet das Institut für Hochenergiephysik Möglichkeiten in den Schwerpunkten Detektorbau, Elektronik, Software und physikalischer Datenanalyse Diplomarbeiten und Dissertationen zu erarbeiten. Diplomarbeiten und Dissertationen zu erarbeiten. Weiters ist auf dem technischen Sektor die Mitarbeit im Rahmen von Werksverträgen möglich.

19 19 16. Dezember 2003 M. Krammer Projektarbeit Bester Einstieg in die experimentelle Teilchenphysik an unserem Institut: Projektarbeit Experimentelle Teilchenphysik LV-Nr. 142.039, 8 Stunden, jedes WS Durchgeführt von Univ.Prof. M. Regler und Univ.Doz. M. Krammer