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  Eine Kollision im CMS-Detektor bei 7TeV CERN

Ziel des CMS-Experimentes ist es, detaillierte Informationen über die Proton-Proton-Kollisionen im Zentrum des Detektors zu sammeln. Die Protonen werden in Paketen im LHC-Beschleuniger auf höchste Energie beschleunigt und kollidieren mit einer Rate von 40 MHz. Jede dieser Kollisionen wird von mehreren Teilchendetektoren analysiert. Das führt zu einer extrem großen Menge an Rohdaten, die organisiert und analysiert werden muss, um die individuellen Teilchen zu rekonstruieren, die in einem solchen Ereignis entstanden sind. Dies erlaubt ein tieferes Verständnis der Prinzipien der Teilchenphysik.

Unsere Datenanalyse-Gruppe arbeitet eng mit vielen Physikern auf der ganzen Welt zusammen. Gemeinsam versuchen wir, die Rekonstruktionsalgorithmen zur Teilchenidentifikation zu optimieren und die Physikanalysen voranzutreiben. Hierbei fokussieren wir uns hauptsächlich auf physikalische Prozesse mit dem schwersten Lepton (Tau-Lepton) im Endzustand.

 

Physik mit Tau-Leptonen

Ein Tau Ereignis im CMS-Detektor CMS Collaboration

Tau-Leptonen sind die schwersten geladenen Leptonen und bieten damit ein einzigartiges Werkzeug, um das Standard-Modell zu untersuchen, und insbesondere nach elektroschwacher Symmetriebrechung und neuer Physik am LHC zu suchen. Im Juli 2012 wurde ein neues Teilchen bei 125 GeV am LHC gefunden, das im Einklang mit dem Standardmodell Higgs-Boson ist. Dieses neue Teilchen wurde erstmals in den Zerfallskanälen, die Bosonen beinhalten, entdeckt. Das Standardmodell sagt auch fermionische Zerfälle voraus, insbesondere in Leptonen der dritten Generation aus dem Prozess \(H\rightarrow\tau^-\tau^+\) . Ein Kandidat für diese Ereignisse, bei dem ein Tau-Lepton leptonisch (\(\tau^-\rightarrow\mu^-\nu_\tau\bar{\nu_\mu}\)) und das andere hadronisch zerfällt, ist in der Abbildung gezeigt.

Die Tau-Leptonen spielen auch eine wesentliche Rolle bei der Suche nach neuer Physik am LHC. Der Grund dafür ist, dass viele Teilchen in Modellen mit neuer Physik stärker an die dritte Generation der geladenen Leptonen koppeln. In unserer Gruppe werden die Daten mit dem Fokus auf Tau-Leptonen analysiert. In diesem Kanal wollen wir weitere Studien nach dem Higgs-Boson vorantreiben, das Standardmodell mit hoher Präzision testen und nach Physik jenseits des Standardmodells suchen.

Leider sind Tau-Leptonen wegen der im Zerfall auftretenden Neutrinos experimentell schwierig zu rekonstruieren. Hadronisch zerfallende Tau-Leptonen werden in der Regel als eng kollimierter Jet mit niedriger Multiplizität behandelt. Algorithmen zur Identifikation derartiger Objekte auf dieser Basis sind in CMS verfügbar und werden in unserer Gruppe entwickelt. Unsere Gruppe ist an der Analyse von interessanten Ereignissen mit Tau-Leptonen beteiligt, darunter Higgs-Zerfälle in zwei Tau-Leptonen.

Bei Interesse an einer Abschlussarbeit kontaktieren Sie uns bitte.