Ulrich Husemann Yale University in Zusammenarbeit mit Klaus Mönig, Deutsches Elektronen-Synchrotron Thomas Lohse, Humboldt-Universität zu Berlin Das Top-Quark als Schlüssel zur LHC- Physik VH-NG-400 Auswahlsitzung der zu fördernden Nachwuchsgruppen im Impuls- und Vernetzungsfonds der Helmholtz-Gemeinschaft 14. November 2007
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Ulrich Husemann Yale University in Zusammenarbeit mit Klaus Mönig, Deutsches Elektronen-Synchrotron Thomas Lohse, Humboldt-Universität zu Berlin Das Top-Quark.
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Ulrich HusemannYale University
in Zusammenarbeit mitKlaus Mönig, Deutsches Elektronen-Synchrotron
Thomas Lohse, Humboldt-Universität zu Berlin
Das Top-Quark als
Schlüssel zur LHC-PhysikVH-NG-400
Auswahlsitzung der zu fördernden Nachwuchsgruppen im Impuls- und Vernetzungsfonds
der Helmholtz-Gemeinschaft
14. November 2007
22U. Husemann: Das Top-Quark als Schlüssel zur LHC-Physik (VH-NG-400)
Experimentelle Bestätigung des Standardmodells an Teilchen-beschleunigern mit hoher Präzision seit mehr als 30 Jahren
Standardmodell ist unvollständig:Ungelöste Frage: wie erhalten Elementarteilchen ihre Masse?
Präzisionsmessungen: Probleme bei Beschreibung von Prozessen oberhalb von 1 Tera-Elektronvolt (TeV) Energie?
Kosmologie: nur 4% der Energie im Universum durch „normale” Materie
33U. Husemann: Das Top-Quark als Schlüssel zur LHC-Physik (VH-NG-400)
Die Sonderrolle des Top-Quarks
3
Top-Quark entdeckt am Tevatron (1995), seitdem: detaillierte Vermessung der Eigenschaften
Große Masse: Punktförmiges Teilchen, aber Masse vergleichbar mit Goldatom
Extrem kurze Lebensdauer, bildet keine gebundenen Zustände
Neue Physik mit Top-Quarks?
Hat das Top-Quark die im Standardmodell vorhergesagten Eigenschaften?
Gibt es noch schwerere Teilchen, die in Top-Quarks zerfallen?
Was trägt das Top-Quark zum Mechanismus der Massenerzeugung bei?
Top-Quark entdeckt am Tevatron (1995), seitdem: detaillierte Vermessung der Eigenschaften
Große Masse: Punktförmiges Teilchen, aber Masse vergleichbar mit Goldatom
Extrem kurze Lebensdauer, bildet keine gebundenen Zustände
Neue Physik mit Top-Quarks?
Hat das Top-Quark die im Standardmodell vorhergesagten Eigenschaften?
Gibt es noch schwerere Teilchen, die in Top-Quarks zerfallen?
Was trägt das Top-Quark zum Mechanismus der Massenerzeugung bei?
Seitenansicht Seitenansicht eines Top-eines Top-Quark-ZerfallsQuark-Zerfallsbeim CDF-beim CDF-Experiment Experiment am Tevatron am Tevatron (24.09.1992)(24.09.1992)
Seitenansicht Seitenansicht eines Top-eines Top-Quark-ZerfallsQuark-Zerfallsbeim CDF-beim CDF-Experiment Experiment am Tevatron am Tevatron (24.09.1992)(24.09.1992)
[CDF]
44U. Husemann: Das Top-Quark als Schlüssel zur LHC-Physik (VH-NG-400)
Physik an Hadron-Speicherringen
4
Tevatron (bis 2009/10): Proton-Antiproton-Kollisionen bei Energien von 2 TeV
Neu: Large Hadron Collider (LHC)Proton-Proton-Kollisionen bei bisher unerreichten 14 TeV, Inbetriebnahme: 2008
Vielzweckexperimente: ATLAS, CMS
LHC: Revolution des physikalischen Weltbilds erwartet
Hadron-Speicherringe sind „Entdeckungsmaschinen”: höchste verfügbare Energien, höchste Ereignisraten
Schwieriges experimentelles Umfeld: interessante Ereignisse müssen von großem Untergrund getrennt werden (1 Top-Antitop-Paar in 100 Millionen Kollisionen)
Tevatron (bis 2009/10): Proton-Antiproton-Kollisionen bei Energien von 2 TeV
Neu: Large Hadron Collider (LHC)Proton-Proton-Kollisionen bei bisher unerreichten 14 TeV, Inbetriebnahme: 2008
Vielzweckexperimente: ATLAS, CMS
LHC: Revolution des physikalischen Weltbilds erwartet
Hadron-Speicherringe sind „Entdeckungsmaschinen”: höchste verfügbare Energien, höchste Ereignisraten
Schwieriges experimentelles Umfeld: interessante Ereignisse müssen von großem Untergrund getrennt werden (1 Top-Antitop-Paar in 100 Millionen Kollisionen)
Luftbildaufnahme: LHC
[CERN]
8,5 km
ATLASALICE
LHCb
CMS
ATLAS-DetektorATLAS-Detektor
40 m [ATLAS]
55U. Husemann: Das Top-Quark als Schlüssel zur LHC-Physik (VH-NG-400)