Ulrich Husemann Heiko Lacker Thomas Lohse Klaus Mönig Teilchenphysik bei ATLAS bei ATLAS Deine Perspektive in der Physik Humboldt-Universität zu Berlin, 11. Juni 2010

2 Deine Perspektiven in der Physik, 11. Juni 2010, U. Husemann: ATLAS Faszination Teilchenphysik Teilchenphysik – Fragen an die Natur: Was sind die fundamentalen Bausteine der Materie? Welche Kräfte wirken zwischen den fundamentalen Bausteinen? 20. Jahrhundert: Atome und ihre Bestandteile Quantenmechanik und Relativitätstheorie Standardmodell der Teilchenphysik 21. Jahrhundert: Verbindungen des Allerkleinsten mit dem Allergrößten: Astroteilchenphysik und Kosmologie Beginn einer neuen Ära neuer Entdeckungen? 2 [A. Rodin, Le Penseur] Feuer Wasser Luft Erde ? Quarks Leptonen ? Atome? Super- Strings?

3 Deine Perspektiven in der Physik, 11. Juni 2010, U. Husemann: ATLAS LHC – Am Beginn einer neuen Ära 3 ATLAS CMS 8,5 km Large Hadron Collider: Höchste Energie Höchste Ereignisraten Höchste Präzision

[ATLAS]

5 Deine Perspektiven in der Physik, 11. Juni 2010, U. Husemann: ATLAS Das ATLAS-Experiment Beginn der Datennahme (3,5 TeV Strahlenergie): März 2010 Herausforderungen: Physik: Suche nach dem Higgs- Boson und Neuer Physik Technologie: Detektoren, Elektronik, Grid-Computing Der Detektor in Zahlen: Maße: 25 m × 25 m × 45 m Präzision: 10–20 μm 100 Millionen Elektronikkanäle Die Kollaboration in Zahlen: >170 Institute aus 37 Nationen 3000 Physiker/innen, davon 1000 Studierende 5

6 Deine Perspektiven in der Physik, 11. Juni 2010, U. Husemann: ATLAS Erste ATLAS-Resultate ATLAS im Juni 2010: Optimierung der Detektorleistung Wiederentdeckung der bekannten Elementarteilchen, z.B. W-Boson 6 W-Boson-Zerfall: W eν Fehlende transversale Energie [GeV] Einträge pro 5 GeV

7 Deine Perspektiven in der Physik, 11. Juni 2010, U. Husemann: ATLAS HU und DESY bei ATLAS 7 Höhere Triggerstufen Silizium- Detektoren Datenanalyse & Physik-Studien Luminositäts- monitor ALFA

8 Deine Perspektiven in der Physik, 11. Juni 2010, U. Husemann: ATLAS Höhere Triggerstufen Herausforderung Trigger: Selektion von 200 interessanten Ereignissen aus 40 Millionen Kollisionen pro Sekunde Nadel im Heuhaufen Lösung: mehrstufiges Triggersystem 1. Stufe: spezielle Elektronik 2. und 3. Stufe (= höhere Triggerstufen): Computerfarm Sie lernen: Entwicklung von Softwarepaketen zur Steuerung und Überwachung des Triggers Entwurf eines neuen Trigger für Ihr Lieblings-Elementarteilchen 8

9 Deine Perspektiven in der Physik, 11. Juni 2010, U. Husemann: ATLAS Luminositätsmonitor ALFA ALFA: Absolute Messung der Luminosität* bei ATLAS Kalibration der Luminositätsmessung bei ATLAS Grundlage für höchste Präzision bei vielen LHC-Messungen Detektor: szintillierende Fasern sehr nah am Protonstrahl Derzeit: Teststrahl und Vorbereitung für Einbau Sie lernen: Durchführung einer Teststrahl- Kampagne Auslese und Auswertung von Daten eines Faserdetektors 9 *Maß für Leistungsfähigkeit des Beschleunigers Kollisionspunkt ALFA Szintillierende Fasern

10 Deine Perspektiven in der Physik, 11. Juni 2010, U. Husemann: ATLAS Silizium-Detektoren Silizium-Detektoren bei ATLAS Präzise Vermessung von Ursprungsort und Impuls von geladenen Teilchen (10 µm Auflösung) > 80 Millionen Auslesekanäle Großes LHC-Upgrade geplant für 2020 Entwicklung neuer Silizium-Detektoren Software-Projekt: detaillierte Simulationen für optimales Layout Hardware-Projekt: Bau und Test von Detektormodulen Schnelle Datenauslese und -übertragung Sie lernen: Umgang mit anspruchsvoller Detektortechnik und Elektronik, systemnahe Programmierung 10 Der ATLAS-Silizium-Pixeldetektor Modul des Silizium-Streifendetektors

11 Deine Perspektiven in der Physik, 11. Juni 2010, U. Husemann: ATLAS Datenanalyse und Physikstudien Unsere aktuelle Forschung: Top-Quarks am LHC: nur das 6. Quark im Standardmodell oder mehr? Gibt es eine 4. Generation von Quarks und Leptonen? Suche nach Supersymmetrie und Kandidaten für dunkle Materie Hier lernen Sie: Wie ATLAS eine Proton-Proton- Kollision sieht – von den Rohdaten zur Physik Fortgeschrittene Methoden der Computersimulation und Datenanalyse Das Experiment nimmt Daten! erste Anzeichen neuer Physik? 11 Supersymmetrische Spiegelteilchen? Top-Antitop-Ereignis

12 Deine Perspektiven in der Physik, 11. Juni 2010, U. Husemann: ATLAS Sie – demnächst bei ATLAS? 12 Höhere Triggerstufen Silizium-Pixel- Detektoren Datenanalyse, Physik-Studien Luminositäts- monitor ALFA ATLAS Webauftritte: Exp. Elementarteilchenphysik: DESY-ATLAS-Gruppe: Webauftritte: Exp. Elementarteilchenphysik: DESY-ATLAS-Gruppe: Wir bieten Ihnen: Spannende Physik am LHC Vielseitige, interessante Aufgaben Arbeit im internationalen Team Sprechen Sie uns gern an: Ulrich Husemann Heiko Lacker Thomas Lohse Thomas Lohse Klaus Mönig Wir bieten Ihnen: Spannende Physik am LHC Vielseitige, interessante Aufgaben Arbeit im internationalen Team Sprechen Sie uns gern an: Ulrich Husemann Heiko Lacker Thomas Lohse Thomas Lohse Klaus Mönig

13 Deine Perspektiven in der Physik, 11. Juni 2010, U. Husemann: ATLAS Grid-Computing Herausforderung Datenflut: Trotz Triggerselektion: Datenmengen bei ATLAS enorm (einige Petabyte pro Jahr) Aufwändige Datenprozessierung und Simulationsrechnungen Gestaffeltes Modell für Verteilung der Daten und Rechenleistung 13 z.B. DESY Projekte für Bachelor- und Masterarbeiten: Entwickeln Sie Software für Datenanalyse im Grid Helfen Sie mit bei Aufbau und Betrieb des Nationalen Analysezentrums bei DESY [