Auf der Suche nach dem Unsichtbaren: Dunkle Materie in Teilchenkollisionen am CERN. Monica Dunford
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- Henriette Langenberg
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1 Auf der Suche nach dem Unsichtbaren: Dunkle Materie in Teilchenkollisionen am CERN Monica Dunford
2 Wir haben ein großes Problem Das Universum hat viel mehr Masse als wir sehen können
3 Rotationskurven - Unser Sonnensystem
4 Rotationskurven - Unsere Galaxie
5
6 Gravitationslinse Strukturformen Temperaturschwankungen in der Hintergrundstrahlung Bullet Cluster
7 Normale Materie Dunkle Energie Dunkle Materie
8 Was ist dunkle Materie? Normale Materie Dunkle Energie Dunkle Materie
9 Was ist normale Materie? Dunkle Energie Normale Materie Dunkle Materie
10
11
12 Dunkle Materie Neutral
13 Dunkle Materie Neutral Stabil über kosmologische Zeiten
14 Dunkle Materie Neutral Stabil über kosmologische Zeiten Schwach wechselwirkend
15 Dunkle Materie Neutral Stabil über kosmologische Zeiten Schwach wechselwirkend Massiv Neutrinos sind ein Teil von dunkler Materie aber nicht genug
16 Kosmologie braucht mehr Teilchen
17
18 DM SM? DM Zeit SM
19
20 DM DM? SM Zeit SM
21 DM SM SM DM?? DM SM SM DM Zeit Zeit
22 SM DM? SM Zeit DM
23
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25 CMS LHC LHCb ALICE ATLAS
26 2 E = mc
27 2
28
29 Filmsequenzen aus Illuminati
30 Blick in den LHC Tunnel [100 m tief; 27 km lang]
31 ATLAS Muon Detektor [ Big Wheel ]
32 ATLAS Retina Scanner
33 ATLAS Kontrollraum
34 Fabiola Gianotti CERN Direktorin
35
36 ATLAS Höhe : 25 m Länge : 46 m Gewicht : 7000 t
37
38
39
40 Instabile Teilchen zerfallen schnell Wir können nur einige detektieren Jets Photonen Leptonen Aus diesen können wir auf das ursprüngliche Teilchen zurück schliessen
41 ATLAS Detektor
42 ATLAS Detektor - Spurkammer
43 ATLAS Detektor - Kalorimeter
44 ATLAS Detektor - Myon Spektrometer
45
46
47
48
49
50
51
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53
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55 Wie kann man ein neues Teilchen entdecken?
56 Higgs Entdeckung Eγ Photon Higgs H γγ Ereignissignatur [Schematisch] Photon H γγ mhiggs = mγγ = 2 Eγ Eγ
57 Higgs Entdeckung Events / 2 GeV 4 3 Simulation 2 1 kein Higgs? Higgs? mγγ = 2 Eγ [Invariante Masse] H γγ Ereignissignatur [Schematisch] m γγ (GeV)
58 Higgs Entdeckung Events / 2 GeV 4 3 Simulation 2 H γγ Ereignissignatur [Schematisch] 1 mγγ = 2 Eγ [Invariante Masse] m γγ (GeV)
59 Higgs Entdeckung Events / 2 GeV Simulation H γγ Ereignissignatur [Schematisch] mγγ = 2 Eγ [Invariante Masse] m γγ (GeV)
60 Higgs Entdeckung
61 Jet DM Jet DM Jet
62 Wie kann man DM entdecken? Jet Jet Jet
63 Energieerhaltung Energie vorher = Energie nachher
64 Energieerhaltung Energie DM = Energie vorher - Energie Jets
65 Energieerhaltung Leider kennen wir die Energie vorher nicht Energie DM = Energie vorher - Energie Jets
66 Energieerhaltung Energie Proton = 6.5 TeV Anteil der Energie eines Partons =??
67 Energieerhaltung Aber y Ey = 0 Ez =?? z Ex = 0 Keine Energie in x-y Ebene x
68 MET Jet Jet Jet Energiexy DM = Energiexy vorher - Energiexy Jets
69 MET Jet Jet Jet Energiexy DM = - Energiexy Jets
70 Nochmal zurück zur Higgs Entdeckung Eγ Photon Higgs Events / 2 GeV Simulation Photon H γγ mhiggs = mγγ = 2 Eγ Eγ m γγ (GeV)
71 Nochmal zurück zur Higgs Entdeckung Eγ Photon Higgs Events / 2 GeV Wir können die Masse von dunkler Simulation Materie nicht rekonstruieren Photon H γγ mhiggs = mγγ = 2 Eγ Eγ m γγ (GeV)
72 Higgs Dunkle Materie Events / 2 GeV Simulation Events / 2 GeV Simulation m γγ (GeV) m γγ (GeV) MET (GeV)
73 Dunkle Materie Wir müssen die Form von dieser Verteilung genau Events / 2 GeV Simulation kennen Was ist diese Untergrund? m γγ (GeV) MET (GeV)
74 Wir suchen für solche Ereignisse MET Jet q, g g c MET q, g c Zeit Jet
75 Auf Ereignisebene sind sie nicht zu unterschieden q Jet g Z MET q Zeit
76 Der Detektor ist nicht perfekt Es gibt Löcher und Ineffizienzen q, g Jet g l q, g W MET Zeit
77 Schätzen mit Simulation und Daten q, g Jet g Lepton l W MET q, g Zeit
78 Die Suche nach dunkler Materie MET q Jet g Z MET Jet q Zeit Selektiere alle Ereignisse wie diese Schätze die Zahl und subtrahiere Ereignisse wie diese
79
80 Keine Abweichung, schliesse DM bei bestimmten Massen und Wirkungsquerschnitten aus
81 q, g Jet g c q g c? MET g q R g c q, g c q c Zeit Zeit
82 Met+Jet Di-jet q g c q q g q R g c g q R g q q c q q Zeit Zeit
83 Nochmal zurück zur Higgs Entdeckung Eγ Photon Higgs Events / 2 GeV Simulation Photon H γγ mhiggs = mγγ = 2 Eγ Eγ m γγ (GeV)
84 Ejet Jet Mediator Events / 2 GeV Simulation Jet mmediator = mjetjet Ejet m γγ (GeV) mjetjet (GeV)
85
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87 Zusammenfassung Dunkle Materie ist eines der größten offenen Probleme in der heutigen Physik
88 Zusammenfassung Wir suchen nach ihr in drei Arten
89 Zusammenfassung Der Large Hadron Collider ist eine großartige Machine um dunkle Materie zu produzieren und zu entdecken
90 Zusammenfassung Wir haben viele Daten und haben an vielen Stellen gesucht
91 Zusammenfassung Bisher nichts Stay tuned!
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95 Sehr Schweres schweres Leichtes Teilchen
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