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Analyse echter ATLAS-Daten

Analyse echter ATLAS-Daten. www.cern.ch/kjende/start.htm. 21. April 2011 in Genève, GTP, Konrad Jende. Webseite. Event Display MINERVA. Was ist gerade los am Large Hadron Collider (LHC) ?. LHC Operation Bildschirme zu finden unter:

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Presentation Transcript

  1. Analyse echter ATLAS-Daten www.cern.ch/kjende/start.htm 21. April 2011 in Genève, GTP, Konrad Jende Webseite Event Display MINERVA

  2. Was ist gerade los am Large Hadron Collider (LHC) ? LHC Operation Bildschirme zu finden unter: http://op-webtools.web.cern.ch/op-webtools/vistar/vistars.php?usr=LHC1

  3. Was ist gerade los bei ATLAS (A ToroidalLhcApparatuS) ? ATLAS Live Events zu finden unter:http://atlas-live.cern.ch/

  4. Ziele • Vorbereitung auf eine Analyse echter Daten des ATLAS-Experimentes • Zusammenfassung der theoretischen Experimental-Vorlesung en und Verbindung mit tatsächlicher Arbeit der Experimente • Innere Struktur des Protons bestätigen • Teilchen identifizieren können • LHC-Ereignisse klassifizieren können

  5. Inhalt Forschungsziele ATLAS-Detektor und Event Display Fundamentale Prinzipien der Teilchenphysik Teilchenkollisionen Datenanalyse

  6. Inhalt Forschungsziele ATLAS-Detektor und Event Display Fundamentale Prinzipien der Teilchenphysik Teilchenkollisionen Datenanalyse

  7. Forschungsziele: Die Wahrheit vorab!

  8. Forschungsziele: Die Teilchenphysik sucht Standardmodellabbildungaus [1] S. 9

  9. Forschungsziele: Die Teilchenphysik sucht

  10. Forschungsziele: Die Teilchenphysik sucht

  11. Forschungsziele: Die Teilchenphysik sucht

  12. Forschungsziele: Die Teilchenphysik sucht

  13. Forschungsziele: Die Teilchenphysik sucht Bildkomposit zu finden unter: http://chandra.harvard.edu/photo/2006/1e0657/animations.html

  14. 1. Forschungsziele • Nach Abschätzungen1 existieren heute weltweit etwa 26.000 Teilchenbeschleuniger. • Davon: • 1% Forschungsanlagen mit Energien über 1 GeV wie beispielsweise: • Large Hadron Collider - LHC (früher Large Electron Positron collider - LEP), Genf (Schweiz) • Deutsches Elektron Synchrotron – DESY, Hamburg (Deutschland) • Tevatron am Fermilab, Chicago (USA) • 44% Radiotherapieanlagen • 41% Ionenimplantationsanlagen • 9% Industrieanlagen • 5% Biomedizinforschung und sonstige Niederenergieanlagen • 1According to William Barletta, director of UPAS, the US particle Accelerator School, per Toni Feder, in Physics Today February 2010, "Accelerator school travels university circuit", p. 20

  15. Inhalt Forschungsziele ATLAS-Detektor und Event Display Fundamentale Prinzipien der Teilchenphysik Teilchenkollisionen Datenanalyse

  16. 2. ATLAS-Detektor und Event Display

  17. 2. ATLAS-Detektor und Event Display

  18. 2. ATLAS-Detektor und Event Display

  19. 2. ATLAS-Detektor und Event Display

  20. Das Prinzip am Beispiel eines W Bosons 2. ATLAS-Detektor und Event Display g d W+ u Theorie Realer Detektor ATLAS in Genf Ereignis Statistik

  21. 2. ATLAS-Detektor und Event Display

  22. 2. ATLAS-Detektor und Event Display

  23. Inhalt Forschungsziele ATLAS-Detektor und Event Display Fundamentale Prinzipien der Teilchenphysik Teilchenkollisionen Datenanalyse

  24. 3. Fundamentale Prinzipien der Teilchenphysik Energie- und Impulserhaltung Wie messe ich Neutrinos? Teilchenidentifikation

  25. 3. Fundamentale Prinzipien der Teilchenphysik Large Electron Positron Collider (LEP): Präzisionsmessung en am Z-Teilchen OPAL

  26. 3. Fundamentale Prinzipien der Teilchenphysik

  27. 3. Fundamentale Prinzipien der Teilchenphysik Das Ergebnis: Der Impuls bleibt bei diesem Zerfall erhalten!

  28. 3. Fundamentale Prinzipien der Teilchenphysik Das W-Boson und die Geschichte des Beta-Zerfalls: 1896 – 1899 – 1903 – 1909 – 1911 – 1930 – 1956 - 1962

  29. Animation zu finden unter: www.cern.ch/kjende/de/wpath.htm

  30. 3. Fundamentale Prinzipien der Teilchenphysik

  31. 3. Fundamentale Prinzipien der Teilchenphysik Energie- und Impulserhaltung Wie messe ich Neutrinos? Teilchenidentifikation

  32. 3. Fundamentale Prinzipien der Teilchenphysik Was fällt Ihnen bei den Energieeinträgen in diesem Ereignis auf? (linke Abb.: echte Proton-Proton-Kollision gesehen mit dem ATLAS-Detektor am 31.07.2010)

  33. 2. Fundamentale Prinzipien der Teilchenphysik

  34. 2. Fundamentale Prinzipien der Teilchenphysik

  35. 2. Fundamentale Prinzipien der Teilchenphysik

  36. 2. Fundamentale Prinzipien der Teilchenphysik

  37. 2. Fundamentale Prinzipien der Teilchenphysik Merke: Der ATLAS-Detektor kann keine Neutrinos nachweisen. Neutrinos werden durch den fehlenden transversalen Impuls (fehlende transversale Energie genannt) in einem Ereignis nachgewiesen. Dies geschieht erst in der Rekonstruktion. Im Event Display wird die Richtung des fehlenden transversalen Impulses durch eine gestrichelte rote Linie angezeigt. Deren Breite sagt etwas über die Größe dieses Impulses aus.

  38. 3. Fundamentale Prinzipien der Teilchenphysik Energie- und Impulserhaltung Wie messe ich Neutrinos? Teilchenidentifikation

  39. Animation zur Teilchenidentifikation mit dem ATLAS-Detektor zu finden unter: www.cern.ch/kjende/de/wpath_teilchenid1.htm

  40. Inhalt Forschungsziele ATLAS-Detektor und Event Display Fundamentale Prinzipien der Teilchenphysik Teilchenkollisionen Datenanalyse

  41. 4. Teilchenkolissionen

  42. 4. Teilchenkolissionen

  43. Inhalt Forschungsziele ATLAS-Detektor und Event Display Fundamentale Prinzipien der Teilchenphysik Teilchenkollisionen Datenanalyse

  44. 5. Datenanalyse • Hier lernst Du etwas über die … • Methoden der Datenanalyse in der Teilchenphysik • Zählexperimente • Signal vs. Background • an ausgewählten Beispielen … • des Pion-Zerfalls und • der Datenstichprobe unserer Messung

  45. 5. Datenanalyse Zählexperimente: Wie viele von den kreisförmigen Signalen siehst Du? 29.07.2010; Konrad Jende; PM groundfloor (left) & basement (right); vacuum cleaner method – RADON: MediPix: 100 acquisitions, 1s each

  46. 5. Datenanalyse Zählexperimente: Ein teilchenphysikalisches Zählexperiment ist eine Messung, die sich durch die Zuweisung von Auswahlkriterien, dem Zählen der sich in der Auswahl befindenden Ereignisse und dem Vergleich mit dem zu erwartenden Untergrund definiert. Ihr werdet gleich ein Zählexperiment mit einer ATLAS Datenstichprobe durchführen und dabei zählen, wie viele Ereignisse, bei denen W- Bosonen erzeugt wurden, in dieser Stichprobe enthalten sind. ! !

  47. 5. Datenanalyse Im Anschluss daran werden die Anzahlen meist in Grafiken veranschaulicht, um ihre Abhängigkeiten von bestimmten physikalischen Größen darzustellen:

  48. 5. Datenanalyse Wie, einfach nur zählen? - Um ehrlich zu sein, es ist schwieriger, viel schwieriger! Beispiel 1: Sonnenspektren Foto: Clemens Mart, August 2009 Was lässt sich aus diesem Bild ableiten? Untergrund (Background): kontinuierliches Spektrum Signal: Linienspektrum Signal vs. Untergrund: Absorptionslinienspektrum

  49. 5. Datenanalyse Beispiel 2: Wie sich ein Teilchen verrät am Beispiel einer Messung des Pion Video zur Entstehung eines invariante Massenpeaks: auf Anfrage

  50. 5. Datenanalyse Beispiel 3: Das W-Boson (Vorbereitung für gleich !!!) Das W-Boson kann am LHC auf folgende Art und Weise erzeugtwerden: Quark-Gluon-Wechselwirkung Gluon-Gluon-Wechselwirkung

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