Martin zur Nedden, HU Berlin 1Physik der schweren Quarks: von HERA zu LHC
Die Vermessung der Schönheit: Schwere Quarks bei HERA und LHC
Kolloquiums-Vortrag an der Ludwig-Maximilians-UniversitätMünchen, 15. Oktober 2007
Martin zur Nedden, Humboldt-Universität zu Berlin
Experiment ATLASam LHC / CERN
Experiment HERA-Bbei HERA / DESY
Physik der schweren Quarks: Von HERA zu LHC
Martin zur Nedden, HU Berlin 2Physik der schweren Quarks: von HERA zu LHC
Inhalt● Einführung
– Schwere Quarks im Standard-Modell– Beschleuniger HERA und LHC
● Physikalische Fragestellungen– Vermessung der Eigenschaften schwerer Quarks– Suche nach Phänomenen jenseits des Standard-Modelles
● Experimentelle Herausforderungen und Resultate– Experiment HERA-B (Proton-Nukleus Streuung)– Experiment ATLAS (Proton-Proton Streuung)
● Ausblick auf LHC (ATLAS)– B-Physik– Physik des top-Quark
Martin zur Nedden, HU Berlin 3Physik der schweren Quarks: von HERA zu LHC
Inhalt● Einführung
– Schwere Quarks im Standard-Modell– Beschleuniger HERA und LHC
● Physikalische Fragestellungen– Vermessung der Eigenschaften schwerer Quarks– Suche nach Phänomenen jenseits des Standard-Modelles
● Experimentelle Herausforderungen und Resultate– Experiment HERA-B (Proton-Nukleus Streuung)– Experiment ATLAS (Proton-Proton Streuung)
● Ausblick auf LHC (ATLAS)– B-Physik– Physik des top-Quark
Martin zur Nedden, HU Berlin 4Physik der schweren Quarks: von HERA zu LHC
Motivation
● Test der Symmetrien der Naturkräfte– CP-Verletzung
● Struktur der starken und schwachen Wechselwirkung– Starke Kopplungskonstanten– Quark-Mischungs-Matrix
● Suche nach neuer Physik– Präzisionsmessungen
Schwere Quarks: eines der wichtigsten Experimentierfelder
Martin zur Nedden, HU Berlin 5Physik der schweren Quarks: von HERA zu LHC
Quarks und Leptonen
Massen in MeV
0
-1
+2/3
-1/3
LADUNG
Die Masse des top-Quarks ist mit 175 GeV riesig …
Martin zur Nedden, HU Berlin 6Physik der schweren Quarks: von HERA zu LHC
Erzeugung schwerer Quarks
ij
FRijFjFi dxdxppxfxf 2122
212
22
1 ),,,(ˆ),(),(
Erzeugung in hadronischer Wechselwirkung
Parton-Dichteverteilungender Hadronen
PartonischerWirkungsquerschnitt
Hadronisation:Bildung von Hadronen mitschweren Quarks
Prozess faktorisierbar
Martin zur Nedden, HU Berlin 7Physik der schweren Quarks: von HERA zu LHC
• “Hidden” Flavours: Zustände aus Quarks und jeweiligem Antiquark• Analogie zum Positronium• Spektroskopie der starken Wechselwirkung• c-Quarks: und angeregte Zustände (Ψ’, χc, etc.)• b-Quarks: und angeregte Zustände (Y’, Y’’, etc.)
• “Open” Flavours: Zustände mit anderen (leichten) Quarks/Antiquarks• c-Quarks: • b-Quarks:
• keine gebundenen Zustände mit top-Quarks• Zerfallskanäle
• J/Ψ , Υ e+e- , μ+μ- : sehr gut rekonstruierbar• B0 J/Ψ + X : gut messbare Zerfallslängen • b c + μ + υμ : gut messbare Stoßparameter
Teilchen mit schweren Quarks
ccJ /
bb
etc. ,,0 dcDucD
etc. ,,, 00 ubBsbBdbB s
Martin zur Nedden, HU Berlin 8Physik der schweren Quarks: von HERA zu LHC
Der Beschleuniger HERA bei DESY
Martin zur Nedden, HU Berlin 9Physik der schweren Quarks: von HERA zu LHC
HERA schematisch
4 Experimente: H1, HERA-B, ZEUS und HERMES
H1 (ep)
HERA-B (pA)
ZEUS (ep)
HERMES (eA)
Hadron-Elektron-Ring-Accelerator:
Ep = 920 GeVEe = 27.5 GeVSchwerpunkt: 320 GeV
Datennahme:von Oktober 1992 bis Juli 2007
Martin zur Nedden, HU Berlin 10Physik der schweren Quarks: von HERA zu LHC
Der Beschleuniger LHC am CERN
Martin zur Nedden, HU Berlin 11Physik der schweren Quarks: von HERA zu LHC
Der Large Hadron Collider schematischProton-Proton-Kollisionen bei √s = 14 TeV, Strahl-Kreuzungsfrequenz von 40 MHz, Umfang von 27 km
Start: Sommer 2008
Martin zur Nedden, HU Berlin 12Physik der schweren Quarks: von HERA zu LHC
Inhalt● Einführung
– Schwere Quarks im Standard-Modell– Beschleuniger HERA und LHC
● Physikalische Fragestellungen– Vermessung der Eigenschaften schwerer Quarks– Suche nach Phänomenen jenseits des Standard-Modelles
● Experimentelle Herausforderungen und Resultate– Experiment HERA-B (Proton-Nukleus Streuung)– Experiment ATLAS (Proton-Proton Streuung)
● Ausblick auf LHC (ATLAS)– B-Physik– Physik des top-Quark
Martin zur Nedden, HU Berlin 13Physik der schweren Quarks: von HERA zu LHC
Zerfallsarten schwerer Quarks
hadronischer Zerfall semi-leptonischer Zerfall
Zerfall in einen CP-Eigenzustand:
ohne B0 - Oszillation mit B0 - Oszillation
Martin zur Nedden, HU Berlin 14Physik der schweren Quarks: von HERA zu LHC
Methoden zum B-Nachweis
Impuls des Muons relativ zur Jet-Achse: ptrel
basiert auf Jet (Kalorimeter) und MYON Information: b-Jet
Zerfallslänge des B-Hadrons:Spur- und Vertex-Information notwendig:
pp bb X J/ψ XY XY
Messung von sekundären Vertices
Semileptonischer b-Quark-Zerfall
pp B+B- XY
Martin zur Nedden, HU Berlin 15Physik der schweren Quarks: von HERA zu LHC
Direkte b → d, s Übergänge (Flavour Changing Neutral Currents) sind im SM verboten und erscheinen in niedrigster Ordung durch Schleifen-
Diagramme:
Seltene B-Zerfälle
Bsμ+μ-
hervorragendes experimentelles Werkzeug:guter Test des SM und möglicher Erweiterungen Information zu QCD-Effekten über lange DistanzenBestimmung der Kopplungstärken |Vtd| und |Vts|
Pinguin-Diagramm Box-Diagramm
Martin zur Nedden, HU Berlin 16Physik der schweren Quarks: von HERA zu LHC
Inhalt● Einführung
– Schwere Quarks im Standard-Modell– Beschleuniger HERA und LHC
● Physikalische Fragestellungen– Vermessung der Eigenschaften schwerer Quarks– Suche nach Phänomenen jenseits des Standard-Modelles
● Experimentelle Herausforderungen und Resultate– Experiment HERA-B (Proton-Nukleus Streuung)– Experiment ATLAS (Proton-Proton Streuung)
● Ausblick auf LHC (ATLAS)– B-Physik– Physik des top-Quark
Martin zur Nedden, HU Berlin 17Physik der schweren Quarks: von HERA zu LHC
920 GeV Protonen
p + A X , s = 41.6 GeV
Proton-Kern-Streuung bei HERA-B
Datennahme bis März 2003am HERA Speicherring
Trigger-Eingangsrate:5 MHzSpeicherrate:100 Hz
Martin zur Nedden, HU Berlin 18Physik der schweren Quarks: von HERA zu LHC
HERA-B Detektor und Trigger
p-beam
z [cm]
C
Ti
W
Myon-TriggerElektron-Trigger
Martin zur Nedden, HU Berlin 19Physik der schweren Quarks: von HERA zu LHC
•150 M di-Lepton Trigger Ereignisse (e+e- und μ+μ-) ~ 300 000 J/ψ (>1000 pro Stunde) ~ 15 000 c1+ c2
~ 5 000 ψ(2S) • 210 M minimum-Bias Ereignisse 1000 ev./s > 1TB/Tag
Der HERA-B Datensatz
m(ee) [GeV/c2]
entr
ies/
(30
MeV
/c2 )
103
104
2.5 3.0 3.5 4.0
~ 120 000 J/ψ ~ 2 200 ψ′
σJ/ψ ~ 64 MeV
e+e-
J/J/ψψ
ψ′ψ′
entr
ies/
(25
MeV
/c2 )
m(μμ) [GeV/c2]
103
104
2.8 3.2 3.6 4.0
μ+μ-
J/J/ψψ
ψ′ψ′
~ 170 000 J/ψ ~ 3 000 ψ′
σJ/ψ ~ 44 MeV
Absolutmessung aller Wirkungsquerschnitte mittels Daten des di-Lepton Triggers bedingt einen unabhägigen J/ Referenz-Wirkungsquerschnitt aus dem minimum-Bias-Datensatz ( pN(J/) )
Martin zur Nedden, HU Berlin 20Physik der schweren Quarks: von HERA zu LHC
Beauty Produktion bei HERA-B
pA bb + X
J/ + X’
e+ e- , + -
Suche nach versetzten (sekundären) Vertices
pA Υ + X e+ e- , +-
Alle Wirkungsquerschnittsmessung relativ zur direkten J/-Produktion, normiert auf die Messung mit mBias-Daten (NRQCD-Fit)
RD: =5314 m
„open“
„hidden“ Analyse der invarianten Massen
Martin zur Nedden, HU Berlin 21Physik der schweren Quarks: von HERA zu LHC
Produktion verborgener Beauty
Fit: A· ((1S) + (2S) + (3S)) + B · Drell-Yan + kombinatorischer BG
DY
comb comb
DY
Myon-Kanal: 30.8 ± 7.4 Elektron-Kanal: 75 ± 14
(1S) : (2S) : (3S) fixiert nach Resultaten von E605
Form aus dem
MC
von Paaren gleicher Ladung
Martin zur Nedden, HU Berlin 22Physik der schweren Quarks: von HERA zu LHC
Hidden Beauty: Resultate
Normiert zum J/-Referenzwirkungsquerschnitt (mBias):
Fit “Craigie”:
s
msf 00 exp)(
NLO CEM
[Phys.Lett.B638(2006)13]
//
/ JNJNBRRJ
HERA-B
Martin zur Nedden, HU Berlin 23Physik der schweren Quarks: von HERA zu LHC
Suche nach “Open Beauty”: Signale
• Suche nach Ereignissen mit versetzten Vertices im J/Ψ – Datensatz• Messung des Wirkungsquerschnittes relativ zur direkten J/Ψ-Produktion
Martin zur Nedden, HU Berlin 24Physik der schweren Quarks: von HERA zu LHC
B-Produktions-Wirkungsquerschnitt
Relative to prompt J/ to minimize uncertainties
from efficiencies, luminosity …
Normiert auf den ReferenzwirkungsquerschnittpN(J/) = (502 44) nb/N
005.0906.001.083.0/
///
bb
J
bb
JJ
bbJbb
ff
ffR
HERA-B
[Phys.Rev.D73(2006)052005]
Extrapolation auf den kinematischenGesamtbereich
Martin zur Nedden, HU Berlin 25Physik der schweren Quarks: von HERA zu LHC
Obere Grenze für D0→μ+μ–
● Suche nach einem Signal des FCNC Zerfalles D0→μ+μ– in di-Myon-Daten
● Beobachtete Ereignisse: 3● Erwarteter Untergrund: 6● Limit (90% CL):
● bestes Limit zur Zeit der Publikation
[Phys. Lett. B596 (2004)173]
60 100.2 DBR
ucD 0
Martin zur Nedden, HU Berlin 26Physik der schweren Quarks: von HERA zu LHC
Proton-Proton-Streuung bei ATLAS
Martin zur Nedden, HU Berlin 27Physik der schweren Quarks: von HERA zu LHC
Teilchen-Identifikation bei ATLAS
• Spurerkennung : - Halbleiter-Detektor - Übergangsstrahlungs-Detektor• Energiemessung: - Elektro-Magnetisch - Hadronisch • Myon-Spektrometer: Toroid mit Driftröhren
Martin zur Nedden, HU Berlin 28Physik der schweren Quarks: von HERA zu LHC
ET
WW-Rate
Anforderungen an den Trigger
Speicher-Rate
σ rate WW-Rate: ~ 1 GHz BC-Rate: 40 MHz Speicher-Rate: ~ 200 Hz
“online”-Reduktion: 99.9995%
Leistungsfähiger Trigger unabdingbar:
Selektion der seltenen Ereignisse aus der extrem untergrundreichen LHC Umgebung
• Physik-Trigger• Technische Trigger
Unt
ergr
und
Ent
deck
unge
n
Martin zur Nedden, HU Berlin 29Physik der schweren Quarks: von HERA zu LHC
Das Trigger Konzept von ATLAS Level 1: Reduktion von 1GHz auf 75 kHz (in 2.5 s)• triggert auf (high) pT-Objekte• L1-Calo und L1-Muon senden Regions of Interest (RoI) nach LVL2 für e///jet/
Kandidaten zu einer bestimmten Energieschwelle• Reiner Hardware-Trigger, gröbere Granularität
Level 2: von 75 kHz auf 1kHz (in 10 ms)• benutzt L1-Regions of Interest als “Seed” der
Rekonstruktion (volle Granularität)• nur Daten innerhalb der RoI werden verwendet:
geringer Datentransfer:• nur ~2% der Gesamtdaten des Ereignisses• Kombination verschiedener Detektor- informationen innerhalb der RoIs.
• Software-Trigger, Auslese nach L2-Akzeptanz
Event-Filter: von 1kHz auf 200 Hz (in 1s)• Zugriff auf volle Ereignisinformation, quasi-”offline”-Algorithmen• reiner Software-Trigger (hohe Felexibilität)
Martin zur Nedden, HU Berlin 30Physik der schweren Quarks: von HERA zu LHC
Inhalt● Einführung
– Schwere Quarks im Standard-Modell– Beschleuniger HERA und LHC
● Physikalische Fragestellungen– Vermessung der Eigenschaften schwerer Quarks– Suche nach Phänomenen jenseits des Standard-Modelles
● Experimentelle Herausforderungen und Resultate– Experiment HERA-B (Proton-Nukleus Streuung)– Experiment ATLAS (Proton-Proton Streuung)
● Ausblick auf LHC (ATLAS)– B-Physik– Physik des top-Quark
Martin zur Nedden, HU Berlin 31Physik der schweren Quarks: von HERA zu LHC
Physikalische Fragestellungen beim LHC
p pH
µ +
µ-
µ+
µ-
Z
Z
p p
e- e
q
q
q
q
1-
g~
~
20~
q~
10~
Elektroschwache Symmetriebrechung ?- Suche nach dem Higgs Boson
Erweiterung des Standardmodelles ?- Suche nach SUSY oder anderer “BSM-Physik”
p pH
Was noch? - top, EW, QCD, B-Physik
Martin zur Nedden, HU Berlin 32Physik der schweren Quarks: von HERA zu LHC
• großer bb Produktions-WQS: ~ 500 µb (~ 1 bb Paar pro 100 p-p Kollisionen)
• hoher tt Produktions-WQS: ~830 pb (~ 80.000.000 tt Paare pro Jahr)
– LHC ist eine top-Fabrik– Wesentliches Instrument zur Detektor- kalibration und Triggereinstellung
• Luminositätsphasen:– 2008: ~ 100 pb-1
– 2009: über 1 fb-1 bei Erreichen einer Luminosität von 1033 cm-2 s-1 (~10 fb-1 pro Jahr) – Design: “High”-Luminosität: 1034 cm-2s-1 (~100 fb-1 pro Jahr)
Schwere Quarks am LHC
Martin zur Nedden, HU Berlin 33Physik der schweren Quarks: von HERA zu LHC
Generelle Strategie zur B-Physik bei ATLAS
• ATLAS hat gute Möglichkeiten für B-Physik-Analysen: präzise Vertex- und Spurdetektoren, gute Myonidentifikation, hochauflösende Kalorimetrie, flexibles B-Physik-Triggerschema auf LVL2 und EF
• B-Physikprogramm für alle Luminositätsphasen von LHC:• Präzisionsmessungen bereits nach einem Jahr Datennahme möglich• Messung des inklusiven b-Produktions-Wirkungsquerschnittes in der Anfangsphase• Suche nach seltenen Zerfällen bei höheren Luminositäten
• Messungen mit Entdeckungspotential für Physik jenseits des SM:• Messung CP-verletzenden Parameter, deren Werte im SM extrem klein sind
(z.B. in Bs J/() )• Messungen seltener B-Zerfälle (Bd K* , Bd K* , Bs , Bs , Bs , B )
• Fokus auf Bereiche, zu denen die B-Fabriken keinen Zugang haben: • hauptsächlich Bs, Baryonen und Hadronen mit zwei schweren Quarks: (Bs Ds , Bs J/() , b J/0 , …)
Martin zur Nedden, HU Berlin 34Physik der schweren Quarks: von HERA zu LHC
Trigger-Strategien zur B-Physik• beschränkte Bandbreite für B-Trigger (ca. 10%): hoch selektive und effiziente B-Triggerstrategien notwendig.• c- und b-Ereignisse enthalten v.a. Teilchen
bei niedrigem pT:schwierig zu triggernde Ereignisse (Untergrund)
• viele b-Zerfälle enthalten J/ψ-Mesonen:gut geeignet zur Kalibration, Optimierung und Verständnis des Detektors und des Triggers
• B-Trigger basieren auf single- bzw. auf di- im Endzustand bei verschiedenen
Schwellen: Phasen niedriger Lumi: single- und di- Trigger Phasen höherer Lumi: nur di- Trigger
total single-
total di-
h (Hadronen)b (Beauty)c (Charm)J/
ATLAS Raten bei 14 TeV und 1033cm-2s-1
Martin zur Nedden, HU Berlin 35Physik der schweren Quarks: von HERA zu LHC
Sensitivität auf FCNC
totalBs
bgs
nnNBBr
L2,0
Extraktion der oberen Grenze von Br (Bs μμ)
ATLAS kann die Sensitivität derVorhersage des SM erreichen
Die Messung von Bsμμ ist auch fortführbar bei der Design-Luminosität von 1034cm-2s-1.
Martin zur Nedden, HU Berlin 36Physik der schweren Quarks: von HERA zu LHC
Top-Zerfallskanäle
bWt )JetJet( qqW
)Lepton( miss
ElW l
Charakteristisches Signal:Lepton + vermisste Energie
Nur Jets im Endzustand:Dominanter BG von QCD-Multijet-Ereignissen
Martin zur Nedden, HU Berlin 37Physik der schweren Quarks: von HERA zu LHC
Top – Physik bei ATLAS● Messung der top-Quark Masse
– mittels mt = mjjb (mjj = mW)
● Paarproduktion von top-Quarks– Nachweis über Lepton und ET
miss
● Zerfall von top-Quarks– Verzweigungsverhältnisse / Kopplungen– seltene Zerfälle: z.B. t g//Z q (q=u,c: FCNC)
● Single top-Produktion● ideale “Standard-Kerze”
– Detektorkalibration und Triggeroptimierung
Martin zur Nedden, HU Berlin 38Physik der schweren Quarks: von HERA zu LHC
Single-Top Produktion
• direkte Bestimmung der Kopplungsstärke des t-W-b Vertex:• W-Gluon-Fusion: sensitiv auf Modifikationen der Kopplungen des top-Quarks an andere SM-Teilchen• Wt: sensitiv auf FCNC• W*: sensitiv auf neue, schwere W’-Bosonen
• wesentlich geringerer Anteil an der top-Produktion bei LHC
W-Gluon-Fusiont-Kanal Direkte Produktion,
Wt-ProzessW*-Prozesss-Kanal
Martin zur Nedden, HU Berlin 39Physik der schweren Quarks: von HERA zu LHC
Zusammenfassung
● Präzise Vermessungen bei HERA-B– (pA bb+X) = 14.9 ± 3.3 nb/nucleon– pA X = 4.4 ± 1.1 pb/nucleon– Obere Grenze von BR(D0μ+μ-) < 2 *10-6 für FCNC
● Vorbereitung von ATLAS auf den Start von LHC – Reichhaltiges Programm zur B- und top-Physik– Große Sensitivität auf Physik jenseits des Standardmodelles
durch Präzisionsmessungen mit schweren Quarks– Start der Datennahme im Sommer 2008
Martin zur Nedden, HU Berlin 40Physik der schweren Quarks: von HERA zu LHC
Backup-Folien● Produktion schwerer Quarks● Nachweiß von top-Quarks● Der HERA-B Referenzwirkungsquerschnitt● Bestätigung der B-Flavour bei HERA-B● Resultate von H1 (ep-Streuung)● Der ATLAS Trigger● Test der Datennahme von ATLAS● Top-Quark Kopplungen bei ATLAS/LHC
Martin zur Nedden, HU Berlin 41Physik der schweren Quarks: von HERA zu LHC
Formation des Endzustandes
Hadronisation:Prozess über große Entfernung: (~1/(mcv)) nicht-perturbative Rechnung + Kenntnisse anderer Experimente
qq Formation:Prozess über kleine Entfernung (~1/mc) / bei hohem Impuls: perturbative Rechnung
Martin zur Nedden, HU Berlin 42Physik der schweren Quarks: von HERA zu LHC
Entdeckung des Top-Quarks
1995 am Beschleuniger TEVATRON in Proton-Antiproton Reaktionen
Martin zur Nedden, HU Berlin 43Physik der schweren Quarks: von HERA zu LHC
Top-Quark Zerfallskanäle
Myon-Kanal
Elektron-Kanal
Jets
Nachweis in verschiedenen Kanälen
Martin zur Nedden, HU Berlin 44Physik der schweren Quarks: von HERA zu LHC
J/ψ-Referenzwirkungsquerschnitt (MinB)
i iiJ
JJ LAJBR
N
)/(/
//
C
Ti
W
α = 0.96 0.01 (fixed to E866)
Resultat:
[Phys.Lett.B638(2006)407]
Martin zur Nedden, HU Berlin 45Physik der schweren Quarks: von HERA zu LHC
Messung der J/Produktion (mBias)
HERA-B
Bestimmung des Referenz-Wirkungsquerschnittesbasiert auf einem NRQCD inspirierten Fit. [F. Maltoni, hep-ph/0003003]
Fit Resultat bei der HERA-B Energie von s = 41.6 GeV unter der Verwendung aller Daten:
nb/nucleon 44502)GeV 6.41,/(mBias sXJpA
Referenz-Messung mit unabhägigem Datensatz (minimum-Bias Trigger)
Martin zur Nedden, HU Berlin 46Physik der schweren Quarks: von HERA zu LHC
Bestätigung der B Flavour
• Langlebige Ereigniskandidaten um die J/ψ-Masse• Verträglichkeit der B Lebensdauer mit der Erwartung von 1.54 ps (PDG)
τ = 1.39 ± 0.19 ps
Martin zur Nedden, HU Berlin 47Physik der schweren Quarks: von HERA zu LHC
Messung von Charm-Quarks
ss KDDc 0*
ss KDDc 0*
dcDdcD |,| **
KMKMM s
Produktion von Charm-Quarks mittelsBoson-Gluon-Fusion
Identifikation von D*+ mittels der Massendifferenz ΔM der invarianten Massen
Suche nach Charm über den Zerfalls-Kanal von D*-Mesonen
Martin zur Nedden, HU Berlin 48Physik der schweren Quarks: von HERA zu LHC
Beauty-Signatur I: Lebensdauer
m15 m500 z BcAuflösung des H1-Vertexdetektors (Si-Halbleiterdetektor)
Grundlage für: • sekundäre Vertices: Messung der Zerfallslänge• Impaktparameter: eine Spur oder Kombination mehrerer Spuren
ep-Wechselwirkung
Martin zur Nedden, HU Berlin 49Physik der schweren Quarks: von HERA zu LHC
Beauty-Signatur II: Masse
ep-Wechselwirkung:b-Quark-Produktion
GeV3.5Bm
Signalanreicherung bei großem pTrel bzw. bei großen Impaktparametern δ
Pythia: Modellrechnungen (Monte Carlo)
Martin zur Nedden, HU Berlin 50Physik der schweren Quarks: von HERA zu LHC
Beauty-Messungen von HERA
• Wichtige Beiträge zu Tests der QCD und Entwicklung von Modellen• Große Unsicherheiten bei kleinen Q2 (Photoproduktion)
Martin zur Nedden, HU Berlin 51Physik der schweren Quarks: von HERA zu LHC
ATLAS Multi-Level-Trigger
<2.5 s
~10 ms
~1 s
HLT
~1-2 kHz out
~100 Hz out
LEVEL 1 TRIGGER• Hardware: FPGAs ASICs• verwendet gröbere Granularität des Kalorimeter und Myon-Information• identifiziert Regions of Interest zur weiteren Bearbeitung
LEVEL 2 TRIGGER• volle Granularität innerhalb RoI• bestätigt LVL1-Trigger• kombiniert Infos verschiedener Detektoren innerhalb der RoI
EVENT FILTER• verfeinert LVL2 Selektion mittels “offline-artiger” Algorithmen • hat bessere Alignment- und Kalibrationsdaten zur Verfügung• Zugriff auf vollständige Ereignis- information (nach Auslese)
HL
T:b
asie
rt a
uf S
soft
war
eL
VL
1:
Har
dwar
e
Martin zur Nedden, HU Berlin 52Physik der schweren Quarks: von HERA zu LHC
Test der Datennahme von ATLAS
Test-Datennahme mit kosmischenMyonen vom 23.8. – 3.9. 2007:
• großes Augenmerk auf die Funktionalität des Monitorings und der Kontrolle der Datenqualität
• Transferieren der Daten über GRID
• erfolgreicher Test, nächster Test im Oktober/November
Martin zur Nedden, HU Berlin 53Physik der schweren Quarks: von HERA zu LHC
top-Quark Kopplungen
2222
2
Jet1Jets/2 tbtbtstd
tbbb V
VVV
VWqtBRWbtBRR
)stat.%(2.0J1/J2
J1/J2
bb
bb
RR
)stat.%(5.01/2
1/2
RR
• Zerfall des top-Quarks als reiner V-A-Prozess zu über 99.9% via t W+b• SM: BR(tWX)=100%• Messung der Kopplungen guter Test des SM• Große Sensitivität auf Physik jenseits des Standard-Modelles• Selektion des top-Paares: 1. b-Jet (Lepton)• Selektion des Zerfallskanales: 2. b-Jet (Lepton)
Mit 10 fb-1 an Luminosität:
1 b-Jet: 820.000 Events,davon 2 b-Jets: 276.000 Events
1 Lepton: 443.000 Events,davon 2 b-Jets: 46.000 Events
92
1/2 WBRR
CDF-Resultat: R2b/1b= 0.99 ± 0.29 |V|tb > 0.75 (95% C.L.)