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Wiki source code of Abteilung Prof. Schumacher

Version 2.1 by Judith Steinfeld on 2024/11/12 09:57
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1 Unsere Gruppe untersucht mithilfe des ATLAS-Detektors am Large Hadron Collider (LHC), der sich am CERN in Genf befindet, den Ursprung der elektroschwachen Symmetriebrechung und der Massen elementarer Teilchen. Dazu analysieren wir Daten aus Proton-Proton-Kollisionen und engagieren uns im Betrieb des Detektors.
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3 Die Enträtselung des Ursprungs der elektroschwachen Symmetriebrechung ist eine der faszinierendsten und wichtigsten Fragen der aktuellen teilchenphysikalischen Forschung. Die Großexperimente am LHC konnten mit dem Nachweis eines Higgs-Bosons 2012 einen großen Erfolg in der Klärung dieser Frage feiern, da die Existenz eines Higgs-Bosons bereits in den 1960er Jahren durch den Higgs-Brout-Englert-Kibble-Guralnik-Hagen-Mechanismus vorausgesagt, aber nie nachgewiesen wurde.
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5 Dieses skalare (Spin=0) Elementarteilchen stellt die Anregung eines omnipräsenten Feldes dar, welches im Standardmodell (SM) der Teilchenphysik u.a. die Beobachtung massiver Eichbosonen erklärt. Seine Masse war der letzte unbekannte Parameter des Standardmodells, und eine genaue Bestimmung seiner anderen Eigenschaften lässt Rückschlüsse auf Physik jenseits des Standardmodells zu.
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7 Nach dem im Juli 2012 das Higgs-Boson über den Zerfall in elektroschwache Eichbosonen entdeckt wurde, konnte im Jahre 2013 unter signifikanter Mitarbeit unserer Gruppe Evidenz für den Zerfalls des Higgs-Bosons in zwei Tau-Leptonen nachgewiesen werden. Diese Messung liefert wichtige Beiträge zur globalen Bestimmung der Kopplungen des Higgs-Bosons an die unterschiedlichen Teilchenspezies.
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9 Darüber hinaus eröffnet der Zerfall H→ττ die Möglichkeit, die CP-Natur des gefundenen Higgs-Bosons zu vermessen. Da das Higgs-Boson im Standardmodell CP-gerade ist, würde der Nachweis eines CP-ungeraden Anteils des Signals auf Physik jenseits des Standardmodells hinweisen. Dazu können die Verteilungen bestimmter Observablen (z.B. so genannter Optimaler Variablen) in Ereignissen mit Gluonen-Fusion oder Vektor-Bosonen-Fusion untersucht werden.
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11 Diese Fragen können nur am LHC als weltweit leistungsstärkstem Teilchenbeschleuniger untersucht werden: seit 2015 kollidiert der LHC Protonen bei einer neuen Schwerpunktenergie von 13 TeV. Der Datensatz der Jahre 2015-2018 entspricht dabei mehr als dem fünffachen der Datenmenge aus der ersten Datennahmeperiode.
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13 Unsere Forschungsaktivitäten konzentrieren sich auf Studien von Higgs-Bosonen im Standardmodell.
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15 Darüber hinaus ist unsere Gruppe verantwortlich für den Betrieb und Ausbau eines sogenannten Tier-2-Rechenzentrums für die Datenanalyse am LHC. Dieses Tier-2-Grid-Cluster ist Teil des ATLAS-Computing-Modells und in das Worldwide LHC Computing Grid (WLCG) und in das interdisziplinäre Freiburger Black Forest Grid (BFG) eingebettet.
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17 Die folgenden Themen bilden den Schwerpunkt unserer Forschungstätigkeit:
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19 * Untersuchung der Eigenschaften von Higgs-Bosonen des Standardmodells, die in ein Paar von Tau-Leptonen
20 * Test der CP-Invarianz der Higgs-Bosonproduktion in Assoziation mit 2 Jets im Zerfall H→ττ
21 * Suche nach Higgs-Boson-Zerfällen, die die Leptonenzahl verletzen (H→τμ bzw. H→τe)
22 * Bestimmung des anomalen magnetischen Momentes des Tau-Leptons in Blei-Blei-Kollisionen
23 * Optimierung von Signalselektion.und Rekonstruktion mittels Methoden des Maschinellen Lernens
24 * Entwicklung neuer Technologien für das verteilte Hochdurchsatzcomputing
25 * Optimierung der Datenanalysekette unter Verwendung der lokalen sowie Grid-Infrastruktur