Institut für Hochenergiephysik der Österreichischen Akademie der Wissenschaften 16. December 2003...
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Institut für Hochenergiephysikder Österreichischen Akademie der Wissenschaften
16. December 200316. December 2003
Das Experiment Das Experiment CMS am Large CMS am Large
Hadron ColliderHadron Collider
Univ.Doz. DI DR. Manfred KRAMMERUniv.Doz. DI DR. Manfred KRAMMER
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20032003M. KrammerM. Krammer 2
Der Large Hadron ColliderDer Large Hadron Collider
Umfang 27 km
~100 m unter der Erde
CERN bei Genf
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Der Large Hadron ColliderDer Large Hadron Collider
Proton - Proton Beschleuniger mit 7 + 7 TeV EnergieSupraleitende Magnete: 8,3 Tesla bei 1,9 K (flüssiges Helium) Pakete zu je 1011 Protonen kollidieren im Abstand von 25 ns800 Millionen Kollisionen pro Sekunde im ExperimentEnorm hohe Datenraten
Geplante Inbetriebnahme2007
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Der CMS - DetektorDer CMS - Detektor
Magnetfeld : 4 TeslaTotalgewicht: 12 500 TonnenLänge : 21,6 Meter Außendurchmesser : 15 Meter
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CMS - Einige ZahlenCMS - Einige Zahlen
• Gewicht: 12 500 t, Länge: 21.6 m, Durchmesser: 15 m• Größte jemals gebaute Solenoid Magnet, Feldstärke 4 T,
Eisenmenge im Magnetjoch entspricht dem Eifelturm• Der Silizium-Detektor besteht aus mehr als 200 m2 Si• Das elektrom. Kalorimeter besteht aus 80000 Kristallen• Kollisionen all 25 ns, 40 MHz,
ca. 500 geladene Teilchen pro Kollision• Datenmenge CMS „Event builder“ 500 Gbits/s (entspricht
der Datenmenge der weltweitenTelekomunikation)• Pro Sekunde wird CMS eine Datenmenge entsprechend
10000 Encyclopedia Britannica speichern• Den CMS Event Filter bilden ~4000 Prozessoren• Auswertung im GRID (Nachfolger des WWW)
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CMS - Ein weltweites UnternehmenCMS - Ein weltweites Unternehmen
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CMS ZusammenbauCMS Zusammenbau
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CMS Construction siteCMS Construction site
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CMS UnterirdischCMS Unterirdisch
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Der ‚Inner Tracker‘Der ‚Inner Tracker‘
Silizium Streifen Detektoren15 000 Detektor Module24 000 Silizium Wafer73 000 APV25 - Auslesechips9,3 Millionen sensitive Streifen
Pixel Detektoren45 Millionen Pixel
Mehr als 200 m2 sensitiveOberfläche
Länge ungefähr 6 Meter
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3. Zylinderlage des Inner Barrel3. Zylinderlage des Inner BarrelTragende Struktur aus Kohlefasermaterial
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Ein “Ereignis” im Inner TrcakerEin “Ereignis” im Inner TrcakerIm Mittel 20 überlagerte Kollisionen (pro 25 ns)
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Aufgaben des TrackerAufgaben des Tracker
Ein großes, hochpräzises System zur Ein großes, hochpräzises System zur Vermessung der Spuren geladener Vermessung der Spuren geladener TeilchenTeilchen
Impulsauflösung (pt)/pt ≈ 1% für ein 100 GeV/c Myon Alle 25 ns durchdringen den Tracker im Mittel ungefähr
500 geladene Teilchen aus den Kollisionen Hohe Strahlenbelastung: nach 10 Jahren LHC - Betrieb
mehr als 1014 geladene Teilchen/cm2
Betriebstemperatur - 10˚C, Hochspannung (einige 100 V)
Intensive Entwicklung von strahlungsresistenten Silizium- Detektoren und
Elektronikbauteilen mit 40 MHz Taktfrequenz - diese müssen große Datenmengen speichern und verarbeiten
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Silizium Streifen DetektormodulSilizium Streifen Detektormodul
Prototyp für das Inner Barrel1024 sensitive Streifen61µm Abstand zwischen den Streifen
gebaut am Institut,getestet im Teilchenstrahl
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Tracker ElektronikTracker Elektronik
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Optische SignalübertragungOptische Signalübertragung
Hochintegrierte Auslesechips auf ModulenHochintegrierte Auslesechips auf Modulen 0,25 µm Technologie (IBM), 40 MHz Taktfrequenz
Steuer- und Kontrollelektronik Steuer- und Kontrollelektronik Optische Übertragung von analogen und Optische Übertragung von analogen und
digitalen Signalendigitalen Signalen
HybridHybrid (2,3 x 3 cm2)für die Umwandlunganaloger Signale in optische Signale(17 000 Stück)
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Schwerpunkte des Wiener InstitutsSchwerpunkte des Wiener Instituts
DetektorbauDetektorbau Entwicklung und Bau von Halbleiterdetektoren Qualifikation der Silizium Sensoren Bau von Detektormodulen
ElektronikElektronik Entwicklung und Bau von Detektorelektronik Steuer- und Kontrollelektronik, Triggerelektronik Optische Datenübertragung
Software und AlgorithmenSoftware und Algorithmen Entwicklung von Algorithmen für die Rekonstruktion Physikalische Datenanalyse
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Mitarbeit am InstitutMitarbeit am Institut
Neben Vorlesungen und einführenden Neben Vorlesungen und einführenden Praktika Praktika in experimenteller in experimenteller
Teilchenphysik Teilchenphysik
bietet das Institut für bietet das Institut für Hochenergiephysik Hochenergiephysik
Möglichkeiten Möglichkeiten
in den Schwerpunkten in den Schwerpunkten Detektorbau, Elektronik, Software Detektorbau, Elektronik, Software
und physikalischer Datenanalyseund physikalischer Datenanalyse
Diplomarbeiten und Diplomarbeiten und DissertationenDissertationen zu erarbeiten.zu erarbeiten.
Weiters ist auf dem technischen Sektor die Mitarbeit im Weiters ist auf dem technischen Sektor die Mitarbeit im Rahmen von Werksverträgen möglich.Rahmen von Werksverträgen möglich.
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ProjektarbeitProjektarbeit
„„Bester“ Einstieg in die experimentelle Bester“ Einstieg in die experimentelle TeilchenphysikTeilchenphysik
an unserem Institut:an unserem Institut:
Projektarbeit „Experimentelle Projektarbeit „Experimentelle Teilchenphysik“Teilchenphysik“
LV-Nr. 142.039, 8 Stunden, jedes WSLV-Nr. 142.039, 8 Stunden, jedes WS
Durchgeführt von Univ.Prof. M. Regler und Durchgeführt von Univ.Prof. M. Regler und
Univ.Doz. M. KrammerUniv.Doz. M. Krammer