LHC Status:
Energie: 6.5 TeV
max. Pakete pro Ring: 1177


Aktuelle Meldungen - 2012
oder




Datenmenge 2012 Proton-Proton Quelle: CERN


17.12.2012 - Letzter Run 2012
LHC: Heute um 05:28 Uhr wurden die letzten Protonenstrahlen in diesem Jahr im Beam Dump entsorgt. Damit endet ein überaus erfolgreiches LHC Jahr. Die Experimente konnten mit insgesamt 49 Femtobarn mehr Daten sammeln als geplant. Zudem wurden letztes Wochenende, in ersten TestlÄufen, erstmals 2748 Protonpakete pro Strahlrohr eingespeist (bisher max. 1380 Pakete/Strahlrohr). Dazu wurde die Injektionzeit zwischen den Paketen von 50 Nanosekunden auf 25 ns reduziert. Diese gewonnen Daten dienen als Grundlage für den Restart in rund zwei Jahren.

Der LHC geht nun in einen kurzen Winterschlaf. Am 7. Januar 2013 wird der Beschleuniger für seinen letzten Betrieb mit Protonen und Bleiionen vorbereitet. Anfangs Februar folgt dann die LS1-Phase in welcher der LHC für den Betrieb bei höheren Energien optimiert wird.

*Happy New Year 2013*


Letzter Run im Jahr 2012. Quelle: CERN


LHC Effizienz 2011. Quelle: CERN


LHC Effizienz 2012. Quelle: CERN


18.11.2012 - HCP 2012
Physik: Letzte Woche wurden auf der HCP, der Hadron Collider Physics-Konferenz in Kyoto, Japan, die neuesten Ergebnisse der LHC-Experimente vorgestellt. ATLAS und CMS präsentierten neue Zerfallskanäle für das im Juli neu entdeckte Teilchen bei 126 GeV. Diese Kanäle stimmen mit den Vorhersagen des Standardmodells für ein Higgs-Boson überein. Für die Bestimmung des Spins und der Parität des Teilchens, welche für eine eindeutige Identifizierung des Teilchens nötig sind, sind die statistischen Unsicherheiten jedoch noch zu gross um eine Aussage dazu zu machen. Für die Analyse der Parität wurden die Winkel der Zerfallsprodukte des neuen Teilchens gemessen und mit zwei Standardvorhersagen für die Winkel einer positiven Parität und einer negativen Parität verglichen. Erste Analysen von CMS zeigen eine Tendenz zu einer positiven Parität (allerdings erst mit 2.5 Sigma), wie sie für ein Higgs-Boson vom Standardmodell vorhergesagt wird.

Auch die LHCb Kollaboration konnte neues berichten. Mit dem LHCb Experiment gelang der Nachweis eines extrem seltenen Zerfallskanal eines B0s-Mesons in zwei Myonen. Nach dem Standardmodell sollte sich dieser Zerfall dreimal bei jeweils einer Milliarde Zerfallsprozessen ereignen. Die LHCb Messungen ergaben eine Zerfallsrate von 3,2 (+1,5/-1,2) pro Milliarde, was mit der Vorhersage des Standardmodells sehr gut übereinstimmt. Eine Abweichung dieser Vorhersage wäre ein Hinweis für eine neue Physik gewesen, wie sie von vielen supersymmetrischen Theorien (SUSY) vorgesagt wird. Jedoch existieren auch Versionen der Supersymmetrie welche ebenfalls extrem niedrige Zerfallraten dieser Art vorhersagen. Zudem liegt die statistische Unsicherheit der jetzigen Messungen bisher erst bei 3.5 Sigma.


Zerfallskanäle July 2012. gestrichelte/vertikale Linie = Higgsvorhersage nach Standardmodell Quelle: CERN


Zerfallskanäle November 2012. gestrichelte/vertikale Linie = Higgsvorhersage nach Standardmodell Quelle: CERN


Paritätsvorhersage (blau: negativ / rot: positiv), Pfeil: CMS-Daten Quelle: CMS-Kollaboration


Zerfall eines B0s-Mesons in zwei Myonen. Quelle: LHCb-Kollaboration


16.09.2012 - Blei vs. Proton
LHC: Am 13. September um 01:26 Uhr kollidierten zum ersten mal Blei-Ionen mit Protonen. Diese Kollisionen erlauben spezielle Untersuchungen der Quark-Gluonen Verteilung innerhalb eines Bleikerns (82 Protonen und 126 Neutronen). Dadurch kann ein besseres Verständnis der wesentlich komplexeren Blei-Blei Kollisionen erreicht werden.

Der Betrieb mit Protonen und Blei-Ionen ist eine besondere Herausforderung, da sich die Bleikerne etwas langsamer als die Protonen durch den Speicherring bewegen. Um dies zu kompensieren werden die Protonen innerhalb des Strahlrohrs etwas von ihrer normalen Flugbahn abgelenkt. Dadurch müssen die Protonen einen längeren Weg für einen Ringumlauf zurücklegen. Da ein Ablenkmagnet nur ein einzelnes Magnetfeld für beide Strahlrohre generieren kann, ist deshalb ein weitaus komplexeres Timing erforderlich als beim Betrieb mit nur einer Teilchensorte. Eine weitere Herausforderung ist das RF-System (Radio Frequency System), das zur Beschleunigung der Teilchen dient, genau so zu tunen, dass beide Teilchensorten die optimalste Beschleunigungsenergie erhalten. Mit diesem ersten Pilotlauf konnte dieser komplexe Betriebsmodus erfolgreich getestet werden. Die eigentliche Datennahme der Proton-Bleiionen Kollisionen läuft vom Januar bis Februar 2013.

Nächste Woche beginnt der dritte technische Stopp (TS3) in diesem Jahr, gefolgt von einem Scrubbing Run und anschliessend die Datennahme von Proton-Proton Kollisionen. TS3 könnte dazu genutzt werden den Kickermagneten MKI8D (Injection Kicker Magnet) auszutauschen. MKI8D musste in der Vergangenheit immer wieder wegen Überhitzung abgekühlt werden was zu Verzögerungen der Injektionen führte. Ein Austausch ist jedoch riskant und könnte zu weiteren Ausfällen führen.


Proton-Bleiionen Kollision im ALICE Detektor. Quelle: ALICE-Kollaboration


Proton-Bleiionen Kollision im LHCb Detektor. Quelle: v


Sorgenkind MKI8D. Quelle: CERN


16.07.2012 - LHC-Laufzeit verlängert
LHC: Um die Datenmenge vor dem geplanten rund 2-jährigen technischen Stopp (LS1) des LHC zu erhöhen, wird die Laufzeit des Beschleunigers verlängert. Die Proton-Proton Zusammenstösse sollten nach der ursprünglichen Planung am 16. November eingestellt werden, gefolgt von den Proton-Bleiionen Kollisionen für den ALICE Detektor. Um den Experimenten zur Analyse der Signals vom 04.07.2012 noch so viele Daten wie möglich zur Verfügung zu stellen, wird der LHC im Proton-Proton Modus noch bis am 16. Dezember in Betrieb sein. Nach dem obligatorischen Weihnachtsstopp erfolgen vom 16. Januar 2013 bis am 10. Februar die ersten Proton-Bleiionen Kollisionen.

Physik: In der 2. Dezember Woche folgt ein zweites Update des neu entdeckten Signals, welches auf den bis dahin analysierten Daten von 2012 basiert und vielleicht schon erste Details dazu zutage fördern wird.


04.07.2012 - Kanditat für das Higgs-Boson gefunden
Heute morgen fand am CERN das Higgs-Seminar 2012 statt. Zuerst stellte Joe Incandela die CMS-Daten vor, gefolgt von ATLAS-Sprecherin Fabiola Gianotti.

Die Daten von ATLAS und CMS zeigen, dass das letztjährige Signal um 125 GeV mit der Analyse der diesjährigen Daten deutlich angestiegen ist. Das CMS Signal (125.3 GeV) erreicht 4.9 Sigma und das ATLAS Signal (126.5 GeV) 5.0 Sigma. Dies ist ausreichend um von einer Entdeckung eines neuen Teilchens zu sprechen. Die bisher gemessen Eigenschaften dieses Teilchens stimmen mit den Vorhersagen des Standardmodells für das Higgs-Boson überein. Die Erzeugungsrate des neuen Teilchens (σDaten) ist ebenfalls konsistent mit der Vorhersage des Standardmodells für die Erzeugungsrate (σSM) eines Higgs-Bosons: σDaten/σSM = 0.80 +/- 0.22.

ATLAS und CMS konzentrierten sich bei ihrer bisherigen Analyse auf den Zerfallskanal des Higgs in zwei Photonen und den Zerfall in vier Leptonen (Elektronen, Myonen). Beide Zerfallskanäle zeigen ein statistisch signifikantes Signal bei einer Masse um 125 GeV. Dominierend ist hierbei der Zerfallskanal in zwei Photonen. Dieser Zerfall ist ein Hinweis darauf, dass es sich bei dem neu entdeckten Teilchen um ein Boson handelt. Der nächste Schritt ist nun die genaue Vermessung von weiteren Kanälen, sowie die Analyse des Spins und der Parität des neuen Teilchens. Die bisherigen Daten von 2012 werden dazu weiter analysiert (bisher wurde nur ein Teil davon ausgewertet). Der LHC wird zudem noch soviele Daten wie möglich nachliefern, bevor er für 2 Jahre während der Updatephase (LS1) ausser Betrieb ist.
Das Paper zum Higgs-Mechanismus von Peter Higgs (31. August, 1964)


Higgs Seminar 2012 Quelle: CERN


Kandidat eines Higgszerfalls in 2 Photonen (Grün) im CMS-Detektor Quelle: CMS-Kollaboration


Higgs > 2 Z-Bosonen > 2 Elektronen (Grün) + 2 Myonen (Rot) Quelle: CMS-Kollaboration


Kandidat eines Higgszerfalls im ATLAS-Detektor in 4 Myonen (Rot) Quelle: ATLAS-Kollaboration


Kandidat eines Higgszerfalls in 2 Myonen (Rot) und 2 Elektronen (Grün) Quelle: ATLAS-Kollaboration


Full House heute morgen am CERN. Quelle: CERN


Ein Higgs war sogar persönlich anwesend (Rechts: Peter Higgs) Quelle: CERN


23.06.2012 - Higgs Seminar 2012
Am 4. Juli findet am CERN ein Seminar über die neuen Resultate von ATLAS und CMS zum Higgs-Boson statt. Die Liveübertragung dazu beginnt am Morgen um 09:00 Uhr.



Higgs Seminar 2012


16.06.2012 - LHC weiterhin auf Kurs
Physik: Die erste grosse Hochenergie-Konferenz in diesem Jahr rückt näher. Vom 4-11. Juli werden in Melbourne (Australien) an der ICHEP-Konferenz (International Conference on High Energy Physics) die neusten Resultate der Teilchenphysik vorgestellt. Am meisten mit Spannung erwartet werden natürlich die neuen Ergebnisse von ATLAS und CMS zur Higgsfrage - sein oder nicht sein. Die Präsentationen dafür beginnen am 7. Juli.

LHC: Die Produktionsrate der Kollisionen liegt soweit im geplanten Bereich. Eine vielzahl technischer Probleme führen zwar immer wieder zu "No-Beam" Situationen, andererseits gelingen immer öfters längere "Stable Beams"-Läufe weit über 12 Betriebsstunden (am 02.06.12 fast 23 Stunden!).
Am 19. Juni steht der zweite technische Stopp in diesem Jahr an. Danach folgen 6 Wochen Betrieb bis zum dritten technischen Stopp, welcher für die Vorbereitung der Proton-Blei Kollisionen genutzt wird. Ende Jahr geht der LHC dann in seine 20-monatige Updatephase (LS1). Sollte bis dahin die Higgsfrage noch nicht beantwortet sein und die Experimente dafür noch weitere Daten benötigen, könnte die LS1 Phase um 1-2 Monate verzögert werden. Mit der geplanten Datenrate bis Ende Jahr sollten zwar genügend Daten vorliegen, aber die Gefahr, dass der LHC schwer beschädigt werden könnte und damit für längere Zeit ausfällt, ist jederzeit gegeben.
Erst letzte Woche wurde in einem Test des LHC Beam dump Systems (LBDS) eine mögliche Fehlerquelle identifiziert, die einen Ausfall des LBDS provoziert hätte. Ein Ausfall des LBDS während der Stable Beams Phase hätte katastrophale Auswirkungen. Dann könnte die Energie von 120 Megajoule pro Strahl nicht mehr entsorgt werden. Früher oder später würde ein Verlust der Strahlkontrolle eintreten und einen enormen Schaden am Speicherring verursachen. Dies wäre in etwa vergleichbar mit einem Hochgeschwindigkeitszug der im LHC Tunnel bei Höchstgeschwindigkeit entgleist.


Geplante Datenmenge (blau), gesammelte Datenmenge (rot) Quelle: CERN


16.05.2012 - Erster Nachweis von Λb*0(5912) und Λb*0(5920)
Physik: Im LHCb Detektor gelang erstmals der Nachweis der Teilchen Λb*0(5912) und Λb*0(5920). Dies sind Anregungszustände des bereits entdeckten Λb*0(5620)-Teilchens (die Zahl in der Klammer steht für die Masse in MeV, * = Spin 3/2, 0 = elektrische Ladung). Das Λb*0 (Lamda-Beauty) gehört zur Familie der Baryonen welche sich aus 3 Quarks zusammensetzen. Das Λ-Baryon setzt sich aus einem Up-, Down- und Strange-Quark zusammen. Beim Λb-Baryon ist hingegen das Strange-Quark durch ein Beauty-Quark ersetzt. Bei den zwei neu entdeckten Anregungszuständen handelt es sich um sog. Baryonenresonanzen welche nur sehr kurzzeitig existieren. Die Signifikanz erreicht bei Λb*0(5912) 4.9 Sigma und bei Λb*0(5920) 10.1 Sigma.

Das LHCb Paper auf Arxiv: http://arxiv.org/abs/1205.3452


Linker Peak: Λb(5912), rechter Peak: Λb(5920) Quelle: LHCb Collaboration


27.04.2012 - Erster Nachweis von Ξb*0
Physik: Nach Auswertungen von 5.3 Femtobarn Kollisionsdaten (Schwerpunktenergie: 7 TeV) die vom CMS-Detektor aufgezeichnet wurden, gelang erstmals der Nachweis des Ξb*0-Teilchens (Ξ wird als Xi bezeichnet, das b steht für das Bottom-Quark, der Stern für einen Spin von 3/2, die 0 für die elektrische Ladung). Das Teilchen das aus einem Strange-Quark, einem Bottom-Quark sowie einem Up-Quark besteht, gehört zur Familie der Kaskadenteilchen, da diese äusserst instabil sind und sofort zu einer Kaskade stabilerer Teilchen zerfallen. Aus den Zerfallsprodukten dieser Kaskade, konnte auf die Produktion von Ξb*0 geschlossen werden. Diese Zerfallskaskade wurde in 21 Kollisionen nachgewiesen und erreicht damit eine Signifikanz von 5.3 Sigma.

Das CMS Paper auf Arxiv: http://arxiv.org/abs/1204.5955


CMS Spurrekonstruktion der Zerfallsprodukte Quelle: CMS Collaboration


Zerfallskaskade von Ξb*0 (PV=Primärer Vertex) Quelle: CMS Collaboration


CMS Signal von Ξb*0 Quelle: CMS Collaboration


22.04.2012 - Guter Start!
LHC: Die Inbetriebnahme des LHC verlief ohne grösseren Zwischenfälle. Die Zahl der Protonenpakete liegt inzwischen wieder bei 1380 pro Strahl und durch die bessere Fokussierung auf 0.6 m erreichte die Luminosität einen neuen Rekordwert von 5.6 x 1033 cm-2s-1. Bisher konnten 2 Femtobarn Daten bei 4 TeV gesammelt werden, was einer Datenrate von ca. 1 Femtobarn pro Woche entspricht. Bis Ende Monat befindet sich der Beschleuniger in der ersten geplanten Optimierungsphase (Machine Development) in diesem Jahr, gefolgt von einigen Scrubbingläufen. Möglicherweise kann die Zahl der Protonen pro Paket von 135 auf 150 Milliarden erhöht werden. Danach folgen 6 Wochen im normalen Betriebsmodus. All dies sind vielversprechende Voraussetzungen für einen erfolgreichen LHC Betrieb im Jahr 2012 und für die mit Spannung erwartete ICHEP-Konferenz (International Conference on High Energy Physics) am 4-11 Juli.


Beschleuniger Effizienz 2011 und 2012 Quelle: CERN


05.04.2012 - Stable Beams bei 4 TeV
LHC: Heute um 0:38 Uhr herrschten zum ersten mal in diesem Jahr wieder stabile Strahlbedingungen (Stable Beams). Nachdem die Protonenpakete mit einer Energie von 4 TeV pro Strahl auf 0.6 m Beta* fokussiert wurden, konnten die Experimente mit der Datenaufnahme beginnen. Die Jagd nach dem Higgsboson und neuer Physik ist damit wieder eröffnet.

In den folgenden Wochen wird nun die Anzahl der Protonenpakete schrittweise auf 1380 Pakete pro Strahlrohr erhöht.


Erstmals stabile Strahlbedingungen im Jahr 2012 Quelle: CERN


Erste 8 TeV Kollision im CMS-Detektor Quelle: CMS Collaboration


Quelle: CMS Collaboration


LHC Restart 2012 Quelle: CERN


15.03.2012 - Erster Strahl 2012
LHC: Letzten Mittwoch Abend drehten die ersten Protonen in diesem Jahr ihre Runden im LHC Speicherring. Und heute Abend wurden die ersten Protonenpakete in einem Teststrahl erfolgreich auf 4 TeV beschleunigt. In den nächsten 3 Wochen werden nun alle Systeme getestet, um sie auf die ersten Kollisionen mit 4 TeV pro Strahl (= 8 TeV Schwerpunktenergie) vorzubereiten.

Physik: Letzte Woche wurden am Seminar "Rencontres de Moriond" in Italien die neusten Analysen aus der Teilchenphysik unter anderem zum Higgs-Boson vorgestellt. Die Daten der Tevatron Detektoren CDF und sehen zwischen 115 und 135 GeV und mit einer Signifikanz von 2.2 Sigma eine Zunahme von möglichen Higgszerfällen. Dies deckt sich gut mit den Beobachtungen von ATLAS und CMS die im selben Energiebereich Hinweise auf das Higgs finden. Weitere Analysen der CMS Daten rücken das Peakmaximum von bisher 123.5 auf 125.0 GeV und damit auch näher an die ATLAS Beobachtung, dessen Maximum bei 126 GeV liegt. Obwohl all dies für die Existenz des Higgsteilchens spricht, kann aufgrund der geringen Signifikanz noch keine Aussage dazu getroffen werden. Zudem zeigen neue Berechnungen der ATLAS Daten einen geringfügigen Rückgang des ATLAS Peaks bei 126 GeV.

Nun liegt der Ball wieder beim LHC und der Produktion möglichst vieler Kollisionen in den Detektoren. Sollte ein 125 GeV Higgs existieren, hätte die Erhöhung der LHC Energie von 3.5 auf 4.0 TeV zudem eine um den Faktor 1.5 höhere Produktion an Higgszerfällen zur Folge.


Higgs Ausschlussgrenzen basierend auf den Tevatrondaten Quelle: Fermilab


Möglicher Higgszerfall nach einer Proton-Antiproton Kollision im CDF-Detektor. Quelle: Fermilab


Peakshift nach neuer CMS Analyse auf 125 GeV (oben: neu / unten: alt). Quelle: CMS Collaboration


Kleinerer Peak nach neuer ATLAS Analyse (links: alt / rechts: neu) Quelle: ATLAS Collaboration


02.03.2012 - CDF bestätigt LHCb
Physik: Im November letzten Jahres wurden in den Daten des LHCb Detektors Hinweise auf eine CP-Verletzung gefunden. Dies könnte zur Klärung der Frage beitragen, weshalb sich Materie und Antimaterie beim Urknall nicht zu gleichen Teilen vernichtet haben. Obwohl das Tevatron unlängst abgeschaltet wurde, werden die Daten seiner Detektoren immer noch ausgewertet. Untersuchungen der CDF Daten (9.7 fb) bestätigen nun die LHCb Resultate.
LHCb fand einen Wert von ΔACP -0.82 % und CDF einen Wert von ΔACP -0.62 %. Beide Werte weichen deutlich von der Vorhersage des Standardmodells ab, das einen ΔACP von 0.01 - 0.1 % vorhersagt. Die Kombination der LHCb und CDF Daten ergeben zusammen eine Standardabweichung von 3.8 Sigma.


Schwarzer Punkt = ΔACP Vorhersage nach dem Standardmodell Quelle: LHCb-Collaboration




Roter Punkt = ΔACP Vorhersage nach dem Standardmodell Quelle: CDF Collaboration


07.02.2012 - Chamonix 2012
Der LHC erwacht langsam wieder aus seinem Winterschlaf. Die meisten Wartungsarbeiten des diesjährigen Winter Shutdowns sind abgeschlossen und die ersten Sektoren befinden sich bereits wieder in der Abkühlphase. Bis am 21. Februar sollten alle 8 Sektoren wieder ihre Arbeitstemperatur von 1.9 K (-271.3 C) erreicht haben. Vom 22. Februar bis am 14. März folgen Tests der Energie-, Vakuum- und Kühlsysteme um den LHC für den Restart 2012 vorzubereiten.

Mit welcher Konfiguration der Beschleuniger in diesem Jahr betrieben wird, wird zurzeit im alljährlichen Chamonix Workshop am Fusse des Mont Blanc festgelegt. Die grösste Änderung im Vergleich zum Vorjahr liegt in der Erhöhung der Strahlenergie von 3.5 auf 4.0 TeV (Schwerpunktenergie 8 TeV). Damit stösst der LHC 2012 in einen neuen, unbekannten Energiebereich vor.
Ein weiteres Ziel ist die Erhöhung der Luminosität damit bis Jahresende noch möglichst viele Kollisionsdaten gesammelt werden können. Um dies zu erreichen ist eine weitere Reduzierung des Beta* von bisher 1.0 Meter auf 60 cm geplant. Hingegen wird der Paketabstand von den bisher 50 Nanosekunden nicht auf 25 ns verringert, da die Experimente schon an ihre Verarbeitungsgrenzen stossen. Zudem wäre ein 25 ns Betrieb mit einer erhöhten Bildung von Elektronenwolken verbunden, was zu geringeren Lebenszeiten der Protonenstrahlen und zu einer Zunahme der zeitaufwendigen Scrubbingläufe führen würde.


Jahresplan 2012 I (LS1 = Long Shutdown) Quelle: CERN



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