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FSP104 CMS

Willkommen auf den Internetseiten des BMBF-Forschungsschwerpunkts FSP104

"Physik bei höchsten Energien mit dem CMS-Experiment am LHC: Elementarteilchenphysik mit dem CMS-Experiment und theoretische Studien zu Prozessen am LHC"

Auf den folgenden Seiten finden Sie Informationen zum Profil des Forschungsschwerpunkts, zu den beteiligten Instituten und Gruppen sowie zu den Forschungsschwerpunkten, denen sich der FSP104 widmet.

 

Neuste Meldungen:


Der LHC feiert seinen 10. Geburtstag (10.9.2018)

Genau vor zehn Jahren, am 10. September 2008, zirkulierten zum ersten Mal Protonen im Large Hadron Collider (LHC) am CERN. Dies war ein wichtiger Meilenstein für den weltgrößten Beschleuniger und eine notwendige Voraussetzung für das erfolgreiche LHC-Physikprogramm, an dem die deutschen CMS-Gruppen führend beteiligt sind.

Weitere Informationen:
https://home.cern/about/updates/2018/09/large-hadron-collider-10-years-and-counting?



Häufigster Higgs-Zerfall entdeckt (28.8.2018)

Das Ergebnis einer Proton-Proton-Kollision im CMS-Detektor, in der mit hoher Wahrscheinlichkeit ein Higgs-Boson entstanden und in ein b-Quark und ein Anti-b-Quark zerfallen ist. Aufgrund der präzisen Teilchenspurmessung in den CMS-Spur- und Pixeldetektoren, zu denen die deutschen CMS-Gruppen wesentlich beigetragen haben, können die b-Quarks an ihren sekundären Vertices erkannt werden (kleines Bild). Neben dem Higgs-Teilchen ist ein Z-Boson entstanden, das in ein Elektron-Positron-Paar zerfallen ist.

Mit den Detektoren ATLAS und CMS ist es nun erstmals gelungen, den Zerfall des Higgs-Bosons in b-Quarks nachzuweisen. Obwohl das Higgs-Boson nach dem Standardmodell in fast 60% der Fälle in b-Quarks zerfällt, war es zu Anfang des LHC-Programms fraglich, ob man diesen häufigsten Zerfall überhaupt würde nachweisen können. Denn b-Quarks werden am LHC in sehr großer Zahl produziert: auf jeden Higgs-Zerfall in b-Quarks kommen rund 10 Millionen b-Quarks aus anderen Reaktionen. Es ist extrem schwierig, die Higgs-Zerfälle in dieser enorm großen Zahl von Ereignissen zu erkennen. Aus diesem Grund erfolgte die Entdeckung des Higgs-Bosons 2012 in sehr viel selteneren Zerfällen, die jedoch besser vom Untergrund aus anderen Reaktionen getrennt werden können.

Im Laufe des letzten Jahres wurde bereits die Kopplung des Higgs-Bosons an die t-Quarks und die tau-Leptonen nachgewiesen. Die nun nachgewiesene Kopplung an die b-Quarks ist ein weiterer Hinweis darauf, dass auch die Fermionen ihre Masse durch den Higgs-Mechanismus erhalten. Während der Higgs-Mechanismus eingeführt wurde, um die große Masse der schwachen Eichbosonen zu beschreiben, wurde die Masseerzeugung für die Fermionen ad hoc der Theorie hinzugefügt. Die jüngsten Messungen belegen die Richtigkeit dieser fundamentalen Annahme. Sie stellen damit einen sehr wichtigen Schritt im Verständnis der elementaren Bausteine der Materie dar.

Physiker, Ingenieure und Techniker aus den deutschen CMS-Gruppen waren an der Entwicklung der für diesen Erfolg notwendigen Teilchendetektoren maßgeblich beteiligt. Um die b-Quarks aus dem Higgs-Zerfall nachzuweisen, müssen die Bahnen der in den Kollisionen entstehenden Teilchen präzise vermessen werden. Denn die b-Quarks sind selbst sehr kurzlebig und fliegen nur wenige Millimeter, bevor sie ihrerseits zerfallen. Die dabei entstehenden Sekundärvertices können mit dem CMS-Spur- und Pixeldetektor, zu dem die deutschen CMS-Gruppen wichtige Beiträge geliefert haben, gefunden und die b-Quarks so identifiziert werden.

Insgesamt sind am CMS-Experiment rund 200 Institute aus 46 Ländern beteiligt. „Deutschland stellt nach den USA und Italien die drittgrößte Beteiligung, zu der Gruppen von der RWTH Aachen, der Universität Hamburg, dem DESY und dem Karlsruher Institut für Technologie KIT gehören.“ erläutert RWTH-Professor Lutz Feld, derzeit Sprecher der deutschen CMS-Gruppen.

Die Trennung der Higgs-Zerfälle von den sehr viel häufigeren Untergrund-Reaktionen erfordert eine hochkomplexe Datenanalyse. Erst mit der nun vorliegenden großen Datenmenge und modernsten Analysetechniken unter Verwendung von Deep Learning war es möglich, die Higgs-Zerfälle in b-Quarks eindeutig nachzuweisen. Hieran waren Gruppen vom DESY in Hamburg sowie von der RWTH Aachen führend beteiligt. “Wir haben endlich den am häufigsten vorkommenden Zerfall des Higgs-Teilchens zweifelsfrei entdeckt“, sagt DESY-Physiker Rainer Mankel, der in der CMS-Kollaboration die Arbeitsgruppe zum Higgs-Zerfall in zwei b-Quarks leitet. “Seine starke Wechselwirkung mit dem schwersten Quark, in das es überhaupt zerfallen kann, bezeugt eindrucksvoll, dass es in der Tat all diesen Teilchen ihre Masse verleiht.“

Der Higgs-Zerfall in b-Quarks wurde ebenso wie zuvor die Kopplung an t-Quarks und tau-Leptonen von den Experimenten ATLAS und CMS gleichermaßen nachgewiesen. Diese unabhängige Überprüfung der Ergebnisse erhöht das Vertrauen in die Entdeckungen entscheidend.

Bau und Betrieb des CMS-Detektors sowie die Analyse der großen Datenmengen sind ein ideales Umfeld zur Ausbildung von Studierenden, die in einem sehr internationalen Umfeld an der vordersten Front der Forschung ihre Bachelor-, Master- oder Doktorarbeit machen können. Zurzeit arbeiten an CMS rund 1000 Doktoranden aus aller Welt, darunter rund 110 aus den deutschen CMS-Gruppen.

Weitere Informationen:

http://cms.cern/higgs-observed-decaying-b-quarks-submitted

https://arxiv.org/abs/1808.08242

https://press.cern/press-releases


Top-Neuigkeiten vom Higgs-Boson

Am CMS-Experiment am LHC am CERN wurde zum ersten Mal eine neue Möglichkeit zur Erzeugung des Higgs-Bosons nachgewiesen, des erst 2012 entdeckten Elementarteilchens. Dabei wird das Higgs-Boson zusammen mit zwei Top-Quarks, den schwersten bekannten Elementarteilchen, produziert. Physiker des FSP CMS haben maßgeblich zu diesem Ergebnis beigetragen.

Das 2012 am LHC entdeckte Higgs-Boson hat eine herausragende Bedeutung für das Standardmodell der Teilchenphysik, welches die bekannten Elementarteilchen und ihre fundamtenalen Wechselwirkungen beschreibt. Das Higgs-Boson ist dabei eng mit dem Mechanismus zur Erzeugung der Teilchenmassen verbunden. Sein genaues Verständnis ist eines der Hauptziele des LHC. Besonders wichtig ist dabei die Vermessung der Wechselwirkungs des Higgs-Bosons mit dem schwersten bekannten Elementarteilchen, dem Top-Quark. Diese Wechselwirkung ist im Standardmodell besonders groß, und die Messung ihrer Stärke stellt eine unerlässliche Überprüfung des Modells dar. Die Messung lässt sich am besten in extrem seltenen Proton-Proton-Kollisionsereignissen durchführen, in denen ein Higgs-Boson zusammen mit einem Top-Quark-Antiquark-Paar erzeugt wird (ttH-Produktion).

Nach ihrer Produktion zerfallen sowohl die Top-Quarks als auch das Higgs-Boson nahezu sofort wieder in weitere Elementarteilchen, die ebenfalls weiter zerfallen können und komplizierte Signale in den Teilchendetektoren erzeugen. Projektkoordinator Dr. Matthias Schröder vom KIT: “Die eindeutige Identifizierung dieses extrem seltenen Prozesses vor einem Untergrund aus Prozessen, die für den Detektor praktisch genauso aussehen aber etwa 1500 mal häufiger vorkommen, stellt eine große Herausforderung dar und ist erst nach mehrjähriger Analyse der Daten gelungen.” In enger Zusammenarbeit nahmen die FSP-Gruppen des KIT in Karlsruhe, des DESY in Hamburg und der RWTH in Aachen dabei eine führende Rolle in der Analyse von Ereignissen mit Bottom-Quarks, welche besonders stark zu dem Ergebnis beitragen, ein.

Durch Kombination von Daten, die seit 2011 in etwa 4 Billiarden Proton-Proton-Kollisionen mit Schwerpunktsenergien von 7, 8 und 13 Teraelektronenvolt aufgezeichnet wurden, ist es am CMS-Experiment zum ersten Mal gelungen, ttH-Produktion zu beobachten. Ein Kandidat für ein einzelnes ttH-Signalereignisses ist in Abb. 1 dargestellt. Insgesamt wurde ein kleiner Überschuss an Ereignissen über dem Untergrund beobachtet, der der Erwartung für ttH-Produktion entspricht und so eindeutig ist, dass eine bloße statistische Fluktuation mit großer Wahrscheinlichkeit ausgeschlossen werden kann. Die Signifikanz des Überschusses entspricht dabei 5.2 Standardabweichungen, die zugehörige Teststatistik ist in Abb. 2 gezeigt.

Durch die Beobachtung der ttH-Produktion konnte ein weiterer Produktionsmechanismus des Higgs-Bosons sowie dessen direkte Wechselwirkung mit dem Top-Quark nachgewiesen werden. Dies stellt einen bedeutenden Schritt im Verständnis des Higgs-Bosons dar und bestätigt die theoretischen Vorhersagen des Standardmodells. Die Ergebnisse wurden durch die CMS-Kollaboration in der Fachzeitschrift Physical Review Letters veröffentlicht und sind kürzlich durch das ATLAS-Experiment bestätigt worden.

Weitere Informationen unter:

https://arxiv.org/abs/1804.02610

http://cms.cern/news/tth-announcement

http://cerncourier.com/cws/article/cern/71524

Erste LHC-Test-Kollisionen 2018 in CMS aufgezeichnet: Lesen Sie mehr auf cern.ch

Vorankündigung: FSP-Treffen 2018 vom 19. bis 21. September in Hamburg



Das diesjährige Treffen des FSP104 findet vom 19. bis 21. September in Hamburg statt. Die Sessions werden in den zentralen Hörsälen der Physik in der Jungiusstrasse abgehalten.


FSP-Jahrestreffen 2017 in Aachen


Vom 4. bis 6. Oktober trafen sich 127 Vertreter der deutschen CMS-Standorte aus Aachen, Hamburg und Karlsruhe zum Jahrestreffen des FSP 104 im Physikzentrum der RWTH Aachen. In insgesamt 110 Vorträgen wurde der aktuelle Stand in den verschiedensten Bereichen vorgestellt, von Detektor-Entwicklung über Computing bis hin zu theoretischen Berechnungen und Datenanalyse. In den Parallelsitzungen konnten vor allem Masterstudenten und Doktoranden erste Erfahrungen im Präsentieren von wissenschaftlichen Ergebnissen sammeln.


FSP-Sprecher Thomas Müller eröffnet das diesjährige Treffen des FSP 104.

 

Achim Stahl, Gastgeber und Chair des Aachener Organisationskommittees, begrüßt die Teilnehmer

 

Auch Joel Butler, Spokesperson der CMS-Kollaboration, stattete dem Jahrestreffen einen Besuch ab...

 

...und bedankte sich bei allen deutschen CMS-Instituten sowie den Geldgebern für ihre Beiträge und Unterstützung.

 

ATLAS und CMS feiern ihren 25. Geburtstag


Am 1. Oktober 1992 reichten die ATLAS- und CMS-Kollaborationen ihre Absichtserklärungen zum Bau von Detektoren für den geplanten Large Hadron Collider ein. 25 Jahre später haben beide Detektoren riesige Mengen an Kollisionsdaten aufgezeichnet und eine Vielzahl interessanter Analysen ermöglicht, mit der Entdeckung des Higgs-Bosons als vorläufigem Höhepunkt (Bild: CERN).
Mehr zu den "Geburtstagskindern" finden Sie unter:



http://home.cern/about/updates/2017/10/atlas-and-cms-celebrate-their-25th-anniversaries

http://cms25.web.cern.ch/

https://atlas.cern/atlas25

TOP2017: Poster-Preis geht an Nils Faltermann (KIT)


Die 10. Ausgabe des International Workshop on Top Quark Physics (TOP2017) fand dieses Jahr vom 17. bis 22. September im portugiesischen Braga statt. 139 Teilnehmer diskutierten über die neuesten experimentellen Resultate und Entwicklungen in theoretischen Berechnungen auf dem Gebiet der Top-Quark-Physik. Neben zahlreichen Plenarvorträgen gab es auch dieses Jahr wieder eine Poster-Session, die vor allem jungen Nachwuchswissenschaftlern die Gelegenheit gibt, ihre Ergebnisse einem breiten Publikum vorzustellen. Die drei Poster mit den meisten Stimmen der Konferenz-Teilnehmer wurden im Rahmen des Workshop-Dinners prämiert. Der erste Preis ging in diesem Jahr an das Poster von Nils Faltermann (Doktorand aus Karlsruhe). Der FSP gratuliert herzlich zu diesem schönen Erfolg!


FSP-Jahrestreffen 2017 in Aachen

Vom 4. bis 6. Oktober findet in Aachen das diesjährige FSP-Treffen statt (Poster). Alle Informationen rund um das Meeting werden auf der indico-Seite bereitgestellt. Die Registrierung für das Treffen ist bereits möglich:
https://indico.cern.ch/event/647001

Für Beitragsanmeldungen für die Parallelsitzungen wenden Sie sich bitte an die entsprechenden Convener:
Detectors (Doris Eckstein Alexander Dierlamm)
Computing (Thomas Kress, Manuel Giffels)
Higgs (Chayanit Asawatangtrakuldee, Roger Wolf, Thomas Müller (RWTH))
SUSY (Arnd Meyer, Christian Autermann)
SM and QCD (Klaus Rabbertz, Paolo Gunnellini)
Top quarks (Kelly Beernaert, Matthias Schroeder)
Exotica (Gerrit Van Onsem, Kerstin Hoepfner, Thomas Peiffer)


Weitere Meldungen finden Sie hier


Neues von der Weltmaschine

HINWEIS: Dieser Nachrichtenstrom wird wegen eines technischen Problems z.Zt. leider nicht ausgeliefert

 



 
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