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| Datenmenge 2013 Protonen-Bleiionen |
Quelle: CERN |
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Aktuelle Meldungen - 2013
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27.07.2013 - CMS bestätigt LHCb |
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Physik: Letzte Woche präsentierten die LHC Experimente ihre neusten Ergebnisse an der diesjährigen
EPS HEP Konferenz. CMS konnte mit einer Signifikanz von 4.3 Sigma extrem seltene B-Mesonen Zerfälle
nachweisen, wie sie von dem Standardmodel vorhergesagt werden. Bereits im November 2012 fand das
LHCb-Experiment, mit einer Signifikanz von 3.5 Sigma,
erste Hinweise dieses seltenen Zerfallkanals.
Der Zerfall von B-Mesonen in zwei Myonen ist ideal um das Standardmodell zu testen und um nach
neuer Physik jenseits des Standardmodells zu suchen bzw. diese auszuschliessen.
Eine solche Theorie jenseits des Standardmodells wäre z.B. die Supersymmetrie (SUSY). ALTAS präsentierte hierzu neue
Ausschlussgrenzen, welche den Energiebereich supersymmetrischer Teilchen weiter eingrenzen.
LHC: Imzuge der LS1-Phase, in welcher der Beschleuniger auf 7 TeV aufgerüstet wird, haben inzwischen
alle 8 Sektoren Raumtemperatur errreicht. Verschiedene Teams arbeiten rund um die Uhr im Tunnel und optimieren die
Verbindungsstellen zwischen den Magneten. Externe Experten prüfen daraufhin jede Verbindung auf Fehler.
Insgesamt sind inzwischen 15 % aller 10170 Verbindungen überholt und getestet worden.
Tag der offenen Tür: Der lange Ausfall des Beschleunigers erlaubt den Zugang zu den Tunnelsystemen und den
Experimenten. Das CERN öffnet am 28. und am 29. September seine Tore. Da mehr als 100000 Besucher erwartet werden,
sind die Besuche im LHC-Tunnel und den Experimenten jedoch begrenzt und müssen im voraus reserviert werden.
Ein Anmeldeformular dafür folgt im August.
Aber auch ohne direkten Zugang zum LHC stehen diverse andere, interessante Pavions zur Verfügung.
http://opendays2013.web.cern.ch/map
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| Zerfallskandidat eines Bs-Mesons in zwei Myonen (rot). |
Quelle: CMS-Kollaboration |
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| Massenverteilung des gemessenen Bs- (Rot) bzw.
B0-Mesons (Violett) |
Quelle: CMS-Kollaboration |
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| Ausschlussgrenzen für SUSY von LHC (gelb), Tevatron (blau), LEP (grau). |
Quelle: ATLAS-Kollaboration |
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| Techniker öffnen eine weitere von 10170 Verbindungsstellen. |
Quelle: CERN |
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| Tag der offenen Tür 2013. |
Quelle: CERN |
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25.04.2013 - CP-Verletzung von B0S nachgewiesen |
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Physik: Nach der Auswertung der Daten von 2011 (7 TeV) gelang
LHCb erstmals der Nachweis einer CP-Verletzung beim Zerfall
eines B0S-Teilchens in
Kaonen (K+, K-) und Pionen (π+, π-). Die statistische
Unsicherheit liegt bei 5 Sigma und gilt damit als Entdeckung. Theoretisch sollten
sich physikalische Zusammenhänge und Gesetzmässigkeiten in einem System nicht
ändern, wenn alle Teilchen durch ihre Antiteilchen ersetzt (C-Invarianz) und
gleichzeitig alle Raumkoordinaten gespiegelt (P-Invarianz) werden. Beim Zerfall
von B0S sind diese Invarianzen verletzt. Solche CP-Verletzungen
könnten erklären weshalb sich beim Urknall Materie und Antimaterie nicht
vollständig annihiliert haben und ein Materieüberschuss übrigblieb.
LHC: Im Zuge der
LS1 Phase werden die 8 Sektoren des Beschleunigers von -271.3 °C langsam auf
Raumtemperatur gebracht. Am 6. April erreichte der erste Sektor (5-6) nach über
3 Jahren wieder Raumtemperatur. Durch den enormen Temperaturunterschied dehnt
sich jeder der rund 15 Meter langen Magnete um 4 cm aus. Dies wird zwar durch ein
Schienensystem kompensiert, jedoch besteht immer die Gefahr, dass sich Dellen
oder Buckel im Strahlrohr bilden die den Beschleunigerbetrieb beeinträchtigen könnten.
Um den Zustand des Strahlrohrs zu testen wären aufwendige endoskopische Methoden
nötig. Deshalb kommt ein einfaches aber effektives System aus einem Ping-Pong Ball mit dem
Durchmesser des Strahlrohres in Kombination mit einem Sender zum Einsatz. Der
Ball wird in das Strahlrohr gebracht und dann mittels Luftdruck durch das Rohr
gepresst. Trifft der Ball auf Widerstände kann seine Position bestimmt werden
und das Strahlrohr an dieser Stelle genauer untersucht werden. Auf diese Weise lassen
sich kilometerlange Abschnitte in wenigen Minuten überprüfen. Nach diesem Test
erfolgte am 18. April die Öffnung der ersten Verbindungstelle (von rund
10170) zwischen zwei Magneten.
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Illustration der CP-Verletzung:
P=Spiegelung des linken oberen Bildes.
C=Farbumkehr des linken oberen Bildes.
CP=Kombination führt zu kleinen Unterschieden im Vergleich zum linken oberen Bild. |
Quelle: Originalbild:  M.C. Escher |
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| Beobachtete Asymmetrie beim Zerfall von B0S (grüne Kurve). |
Quelle: LHCb Kollaboration |
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| Zerfall eines B0S Mesons in ein K- (rot) und ein π+ (grün) |
Quelle: LHCb Kollaboration |
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| Injektion eines Ping-Pong Balls. |
Quelle: CERN |
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| LS1: Operation am offenen Herzen. |
Quelle: CERN |
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| Video: LHCb & Materie/Antimaterie |
Quelle: CERN |
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17.03.2013 - Higgs, SUSY, CP und schwarze Löcher |
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Physik:
- Higgs: Gestern endete die Moriond Konferenz
in Italien, wo die LHC Experimente ihre neusten Ergebnisse bekannt gaben. Nach dem Standardmodell sollte das Higgs einen Spin von Null und eine positive Parität besitzen.
Die Analysen von CMS und ATLAS weisen nun immer deutlicher darauf hin, dass das Teilchen, welches letztes Jahr entdeckt wurde,
diese Eigenschaften besitzt. Charakteristisch für ein Teilchen mit Spin 0 ist, dass es in zwei Photonen zerfällt. Da aber viele andere bereits bekannte Teilchen
ebenfalls in zwei Photonen zerfallen können, entsteht dadurch ein Hintergrundrauschen im Detektor, was eine Identfizierung zweier "Higgs"-Photonen schwierig macht.
Die Higgs-Photonenpaare verraten sich dadurch, dass die Summe ihrer Energie mit derjenigen des neu entdeckten Teilchens übereinstimmt und es eine
Zunahme dieser Zerfälle in diesem Energiebereich gibt. Mit den neusten Analysen konnte dies bestätigt werden.
Weitere Zerfallskanäle sprechen ebenfalls immer mehr für ein Higgs-Boson.
- SUSY: Für einen eindeutigen Nachweis eines Standardmodell Higgs ist es noch zu früh. Es könnte sich dabei auch um
das leichteste von fünf weiteren Higgsteilchen handeln, wie es von supersymmetrischen Theorien (SUSY) vorhergesagt wird.
Die bisherige Suche nach supersymmetrischen Teilchen wie z.B. dem Gluino (dem supersymmetrischen Partner des Gluons) oder dem leichtesten,
supersymmetrischen Teilchen (LSP), blieb bisher allerdings erfolglos. CMS präsentierte neue Ausschlussgrenzen für Teilchen dieser Art.
- CP-Verletzung: Im November 2011 deuteten die Daten des LHCb Detektors auf eine Verletzung des Antimaterie-Materie Verhältnis. Dies könnte die Frage beantworten, weshalb beim Urknall mehr Materie als Antimaterie
entstand. Das damalige Verhältnis, ausgedrückt durch den
sog. ΔACP-Parameter, lag bei -0.82 %, was für eine CP-Verletzung sprach.
Neue Analysen der bisher gesammelten Datenmenge des LHCb-Detektors (1.0 Femtobarn) widerlegen dieses Ergebnis.
ΔACP liegt nun bei -0.15 %.
- MBH's: Die Bildung von mikroskopischen, schwarzen Löchern, sog. MBH's (mirco black holes) ist nach der Standardtheorie, im Bereich der LHC Energie, ausgeschlossen und bisher
konnten die LHC Detektoren auch keine Hinweise auf MBH's finden.
Nur die Existenz von höherdimensionalen Räumen, wie sie von Stringtheorien vorhergesagt wird, könnte die Bildungsschwelle von MBH's in den Bereich der LHC Energie rücken.
Neue Berechnungen: mit Supercomputern der Universität Princeton in den USA zeigen nun, dass diese Schwelle um den Faktor 2.4 mal niedriger sein könnte. Treffen zwei Teilchen mit
hoher Energie aufeinander, könnten zwei "Gravitationslinsen" entstehen welche die Masse des jeweils anderen Teilchens bündelt und so zu zwei MBH's führt, die dann zu einem
verschmelzen.
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| Zerfall eines Higgskandidaten in zwei Photonen (grün) |
Quelle: CMS Kollaboration |
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| Animation der Zunahme von Photonenpaaren (Klick um Animation zu starten). |
Quelle: ATLAS Kollaboration |
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| Positive Parität (roter Pfeil) in unterschiedlichen Modellen. |
Quelle: CMS Kollaboration |
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| Ausschlussmassen für Gluinos: < 1.15 TeV und LSP's: < 0.5 TeV |
Quelle: CMS Kollaboration |
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| Keine CP-Verletzung. |
Quelle: LHCb Kollaboration |
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| Animation der Bildung zweier schwarzer Löcher (Klick um Animation zu starten). |
Quelle: Princeton University |
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17.02.2013 - Long Shutdown 1 (LS1) |
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LHC: Letztes Wochenende endete der letzte Physikbetrieb mit Protonen und Bleikernen. Danach folgte ein ein kurzer Betrieb mit
Protonen dessen Strahlen gestern um 8 Uhr morgens zum letzten mal im Beam Dump entsorgt wurden. In den nächsten
22 Monaten wird der LHC auf seine ursprünglich geplante Energie von 7 TeV pro Strahl vorbereitet.
Grund für den langen Ausfall ist die Reparatur fehlerhafter, elektrischer Verbindungen zwischen den supraleitenden LHC Magneten.
Diese Verbindungen zeigten in Tests zu hohe Widerstände aufgrund unsauberer Verarbeitung zwischen den supraleitenden
Kabeln und den umgebenden Kupferstabilisatoren, welche im Falle eines Quenchs den starken Stromfluss
kompensieren sollen. Ein solcher Quench führte am 19. September 2008 zu einer Explosion, wodurch Magnete über
eine Strecke von 700 Metern beschädigt wurden. Nach der Reparatur und der Installation eines
Quenchfrühwarnsystems (QPS) konnte der Beschleuniger zwar bis zu einer Energie von 4.0 TeV pro Strahl betrieben werden,
eine höhere Energie würde die jetzigen Verbindungsstellen jedoch überlasten.
Hauptziel der LS1 Phase ist deshalb die
Überarbeitung dieser 10170 Verbindungen. Neben vielen weiteren, kleineren Arbeiten werden Dichtungen des Vakuumsystems
geprüft und 15 Dipol- und 4 Quadrupolmagnete ausgetauscht. Aber nicht nur der LHC wird optimiert, sondern auch
die Experimente. So werden defekte Detektorkomponenten repariert oder gegen effizientere Hardware ausgetauscht. Zudem wird der
gesamte Vorbeschleunigerkomplex (LINAC, PSB, PS, SPS) überholt.
Physik: Während des langen Ausfalls des LHC stehen den Physikern zwar keine neuen Daten zur Verfügung, jedoch wurden noch
längst nicht alle Daten des bisherigen LHC Betriebes analysiert. Neue Analysen bezüglich des higgs-ähnlichen Teilchens, das
letztes Jahr entdeckt wurde, könnten schon in diesem Jahr die Natur des Teilchens weiter einschränken
und es definitiv als Higgs-Boson entlarven.
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| Letzter Beam Dump für eine lange Zeit... |
Quelle: CERN |
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| 2008 kam es bei dieser Verbindungsstelle zu einer Explosion. |
Quelle: CERN |
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| Röntgenaufnahmen fehlerhafter Verbindungsstellen. |
Quelle: CERN |
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| Übersicht der geplanten Arbeiten im LHC Tunnel. |
Quelle: CERN |
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20.01.2013 - Endspurt |
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LHC: Mit den ersten "Stable Beams" begann heute die letzte Betriebsphase des LHC bevor er nächsten Monat
für 2 Jahre stillgelegt (Shutdown LS1) und für Kollisionen bei 7 TeV, seiner ursprünglich
geplanten Leistung, vorbereitet wird. Bis dahin werden leichte Wasserstoffkerne (p)
und 208-mal schwerere Bleikerne (Pb) beschleunigt und zur Kollision gebracht. Bei der Kollision zweier Bleikerne finden pro Sekunde nur
4000 Interaktionen in den IP's statt, während die Interaktionsrate bei p-Pb Kollisionen bei
2 Millionen/Sekunde liegt. Letzten September gelang bereits ein erster Testdurchlauf mit dieser
Konfiguration und lieferte den Detektoren wertvolle Daten um ihre Trigger darauf einzustellen.
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| Erste p-Pb Kollisionen im CMS-Detektor |
Quelle: CMS-Kollaboration |
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| Bleiionenquelle |
Quelle: CERN |
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| Protonenquelle |
Quelle: CERN |
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Planung bis Ende 2013 |
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| Jahresplan 2013 |
Quelle: CERN |
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