Nachweis von Supersymmetrie am LHC

Nachweis von

Supersymmetrie am LHC

Von Stephan Uebe

Gliederung

• Was ist SUSY

• Motivation für SUSY

• Allgemeine Zerfallsregeln/

Feynmangraphen

• Nachweiszerfall für SUSY

• Experimenteller Nachweis am LHC

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Das Standardmodell

Was ist die SUSY?

Verdopplung des Teilchenzoos:

quark -> squark

photon -> photino, etc.

Eigenschaften der Spartikel:

- Spin um ½ kleiner

Erweiterung des Standardmodells der Teilchen:

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Was ist die SUSY?

R-Parität:

• Spartikles entstehen nur paarweise

• Spartikel zerfällt -> LSP entsteht

• LSP stabil

• R_SM=1, R_SUSY=-1

Erweiterung des Standardmodells der Teilchen:

Warum SUSY?

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Warum SUSY?

Starke, schwache und EM-WW vereint bei großer Energie

Warum SUSY?

Störungstherme bei Berechnung von mHiggs

divergieren

-> Parameter „anfällig“

Bei SUSY nicht!

fine-tuning problem

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Warum SUSY?

…weil:

• Neutral

• Stabil

• Nur schwache WW

LSP Kandidat für Dunkle Materie…

Experimenteller Nachweis ???

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Experimenteller Nachweis ???

Hochenergetische

Teilchenbeschleuniger !!!

Proton-Proton-Kollision

• Hohe Energie

• Quarkbrei

• Zig Zerfallskanäle

• Detektor registriert Teilchenart+Energie

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Missing Energy Events

E

<< E

Zerfallsregeln

R-Parität erhalten:

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Zerfallsregeln

Energie und Impuls erhalten:

Zerfallsregeln

Was koppelt an was:

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Zerfallsregeln

Ladung ist erhalten:

DER KANAL

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Das Experiment

Das LHC

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Experimente am LHC

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Fakten, Fakten, Fakten …

• Start voraussichtlich 2007

• Proton-Strahlenergie: 2*7 TeV -> hohe Luminosität: 10³⁴ cm^-2 s^-1

• Pakete mit 40 MHz

• Umfang großer Ring: 27 km

• 2 große Detektoren: CMS, ATLAS

• B-feld: 8.36 Tesla @ 1,9K

• Kostenpunkt: ca. 2 Mrd. €

Der CMS-Detektor

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Der CMS-Detektor

Querschnitt durch den CMS-Detektor

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Fakten, Fakten, Fakten…

• Magn. Energie reicht,18 t Gold zu schmelzen

• Soviel Eisen wie Eiffelturm

• Erfasst soviel Daten wie das ges. Telefonnnetz -> Intelligente u. schnelle Triggerung nötig

Zusammenfassung

 LHC mit 14 TeV stärkster Beschleuniger

-> Falls existent, SUSY-Teilchen produzierbar

 Bei SUSY-Zerfall entstehen LSP (R-Parität!)

 Diese liefern missing energy

-> Falls existent, SUSY-Teilchen nachweisbar

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Die Zukunft ???

Quellen

• Internet (wikipedia, cern.ch, etc.)

• Bergmann/Schäfer – Teilchen

• H. Genz - Elementarteilchen

• Skript „Teilchenphysik“ Prof .Wim de Boer

• Vorträge von Prof. Günter Quast

• Gespräche mit C. Sanders