Von Gregor Fuhs. 1. Februar 2011

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1 Der Delphi Detektor Von Gregor Fuhs 1. Februar 2011

2 Inhaltsverzeichnis Der LEP-Beschleuniger Technische Daten des DELPHI Experiments Detektortypen Überblick

3 Der LEP-Beschleuniger CERN, Genf 27km Länge Zwischen 50 und 175 Meter unter der Erdoberfläche Elektron-Positron-Beschleuniger maximal 209 GeV Schwerpunktsenergie Luminosität: 2*1031 1/cm²s 3368 Magnete und 272 Beschleunigerstrukturen Temperatur von ca. 4 Kelvin Datennahme: 8/1989 bis 11/2000 Experimente: ALEPH, DELPHI, L3, OPAL

4 Ziele am LEP Genaue Masse des W- Bosons Genaue Masse des Z- Bosons Anzahl der Neutrinoarten W-W-Kopplung Z-Kopplung Suche nach Higgs Physik jenseits des Standardmodels QCD: Jeteigenschaften verstehen

5 DELPHI Experiment DEtector with Lepton, Photon and Hadron Identification Länge des Barrels: ca. 10 Meter Durchmesser: ca. 10 Meter 2 Endstücke die aufgeklappt werden können

6 DELPHI Detektor Magnetfeld: 1,23 T verantwortlich für die Krümmung der Bahnen Strahlrohr: erst Aluminium 8cm dann Berillium 5,6cm Vorteil: geringere Dichte

7 DELPHI Detektor Möglichst gute Teilchenidentifikation (Leptonenund Quarksorten) Untersuchung des Z 0 Zerfalls Testen der Universalität der schwachen Wechselwirkung Untersuchung der Jet-Eigenschaften (Unterschiede Quark- und Gluonjets)

8 Was wird wo benutzt? Vertexbestimmung: Siliziumdetektoren Teilchenbahn und -impuls: Driftkammern, Spurdriftkammern Ring-Cherenkov Teilchenenergie: Kaloriemeter Teilchenart wird über die WW-Art bestimmt

9 Was sitzt wo?

10 DELPHI Detektor Halbleiter (Silizium-) Detektoren Driftkammern Spurendriftkammer Ring-Cherenkov-Detektoren Szintilatoren und Kalorimeter Myonendetektoren

11 Siliziumdetektor Funktionsweise Aufzeichnung möglichst nah am Vertex: Spuren und Lebensdauern Teilchen erzeugen Elektron-Loch-Paare im Halbleiter E-Loch-Paare werden durch ein E-Feld getrennt und zu den Elektroden geleitet Mehrere Detektoren zueinander verdreht und hintereinander Bahn lässt sich nachverfolgen Vorteil: Extrem gute Ortsauflösung Genaue Vertex Bestimmung

12 Siliziumdetektor im DELPHI Am Anfang 2 Detektorzylinder bei 9 und 11cm Radius Später zusätzlich bei 6.3cm Ortsauflösung von 5 µm bei einer und 100 µm bei zwei Spuren

13 Driftkammern Funktionsweise Spurdetektor 12 bis 23 cm vom Vertex, Messbereich von 23 bis 157 Genauigkeit von 50 µm (RΦ) bzw 1 mrad (Φ) für Z µ + µ -

14 Driftkammern Was wird gemessen Gasatome werden ionisiert Elektronen lösen Sekundärschauer aus Verstärktes Signal wird am Draht gemessen Impuls des Teilchens wird über die Lorentzkraft bestimmt

15 TPC: Zeit Projektions Kammer Zeitliche und Ortsauflösung 40 bis 110 cm vom Vertex, 20 Θ 160 Auflösungsvermögen: 250 µm für RΦ und 880 µm für Rz für Einzelspuren, 1 cm für Zwei Spuren Großes Gasvolumen ohne Drähte Auswertung an den Enden durch Drahtkammern Vorteile: x-y Koordinaten sehr präzise messbar z-koordinate über Driftzeit messbar d.h. Keine Extra Kammer für z nötig

16 Ring-Cherenkov-Detektor Trennung von π, K, p 197 und 206 cm vom Vertex Θ von 42 bis 138 abgedeckt 0,7 GeV/c bis 25 GeV/c Teilchen erzeugt Cherenkov- Strahlung wenn es schneller als Licht in dem Medium ist Strahlung wird als Licht wieder abgegeben Winkel ~ Geschwindigkeit des Teilchens Winkelschwelle abhängig von der Masse der Teilchen ermöglicht die Unterscheidung cos = 1 n = p p 2 m 2

17 Szintillator Funktionsweise Bestimmung der Teilchenenergie Teilchen regt das Szintillatormaterial an Aufgenommene Energie wird als Licht wieder abgegeben Licht wird mit Photomultiplier aufgenommen Lichtmenge ~ Stossenergie

18 Kaloriemeter Funktionsweise Bestimmung der Energie der Zerfallsprodukte Unterscheidung zwischen Elektromagnetischen (γ, e) und Hadron-Kalorimetern Aufbau aus Szintillatoren und Absorbern Durch Stöße mit dem Absorber werden Sekundärteilchen erzeugt Sekundärteilchen werden dann über die Szintillatoren ausgewertet

19 Kaloriemeter Elektromagnetisch Verwendung bei Elektronen, Positronen und Photonen 208 cm Innenradius und 260cm Außenradius 144 Module in 6 Ringen Jedes Modul eine TPC Abwechselnd Blei und Gas Wechselwirkung durch Elektromagnetismus Relative Genauigkeit von σ(e)/e = 0.043± 0.32/ E

20 Kaloriemeter Hadronen Folgen nach den EM- Kaloriemetern Θ von 11 bis 169 abgedeckt σ(e)/e = 0.21± 1.12/ E Verwendung für Hadronen und Mesonen Eisen und Gas Teilchenerzeung durch Starke-WW mit Atomkernen Keine guten Komponenten, da

21 Myonendetektoren Impuls und Energiemessung Myonen WW in den Spurkammern; Registrierung der Schauer Impuls durch das B-Feld des Jochs möglich Abwechselnd Eisen und Spurkammern Kaum WW der Myonen vorher, daher ganz außen Gute Absorber nötig damit nurnoch Myonen vorhanden

22 Vielen Dank für die Aufmerksamkeit Habt Ihr noch Fragen?