Post on 05-Apr-2015
Collider Detector at Collider Detector at FermilabFermilab
CDFCDF
ÜbersichtÜbersicht
TevatronTevatron
CDF ExperimenteCDF Experimente
Der CDF – DetektorDer CDF – Detektor
Das Trigger – SystemDas Trigger – System
ÜbersichtÜbersicht
TevatronTevatron
CDF ExperimenteCDF Experimente
Der CDF – DetektorDer CDF – Detektor
Das Trigger – SystemDas Trigger – System
Tevatron
Tevatron
HH---Erzeuger und -Erzeuger und
VorbeschleunigerVorbeschleuniger
Im Cockroft-Walton-Beschleuniger werden Elektronen an Wasserstoffatome gebunden und die negativ geladenen Wasserstoffionen mittels Hochspannung auf 750 keV (0,04c) beschleunigt.
Tevatron
LINAC LINAC (Linearbeschleuniger)(Linearbeschleuniger)
Der LINAC beschleunigt die Wasserstoffionen weite auf 400 MeV (ca. 0,7 c) bevor sie in den Booster injiziert werden.
Tevatron
BoosterBooster
Der Booster ist ein Synchrotron mit einem Durchmesser von 150 m. Hier werden die Wasserstoffionen auf 8 GeV beschleunigt.
Tevatron
Main InjektorMain Injektor
Der Main Injektor hat vier Aufgaben:
p von 8GeV auf 150GeV beschleunigen.
Extraktion eines Anteils der 120GeV p, welche auf ein Nickeltarget zur Erzeu- gung von Anti-p gelenkt werden.
Beschleunigen der 8GeV Antiprotonen (vom Accumulator) auf 150GeV.
Injizieren von p und Anti-p in den Tevatronhauptring.
Tevatron
Accumulator und Accumulator und DebuncherDebuncher
Der Debuncher homogenisiert die Antiprotonen, welche vom Target kommen auf 8GeV.
Der Accumulator speichert die Antiprotonen bei 8GeV.
Tevatron
Tevatron-Tevatron-HauptbeschleunigerHauptbeschleuniger
Hier werden die Protonen und Antiprotonen je auf knapp 1000GeV beschleungt und an den zwei Wechselwirkungspunkten (Bei den Detektoren CDF und D0) zur Kollision gebracht.
Schwerpunktsenergie bei 2TeV.
Tevatron
Run 1B Run IIa (5/04)
Energy/beam 900GeV 1000GeV
Peak Luminosity 1,6x1031cm-2s-1 6,5x1031cm-2s-1
Number of bunches 6 36
Bunch spacing 3500nsec 396nsec
Run period 1992 – 1996 2001 – ?
Integral Luminosity 118pb-1 0,5fb-1
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TevatronTevatron
CDF ExperimenteCDF Experimente
Der CDF – DetektorDer CDF – Detektor
Das Trigger – SystemDas Trigger – System
CDF ExperimenteCDF ExperimenteRun I ( 1992-1995):Run I ( 1992-1995):
Entdeckung des top-Quark. Präzisionsmessung der W-bosonenmasse. Suchen nach Substrukturen in Quarks. Untersuchung des zeitabhängigen Mischens im B System. Prezisionsmessung der B Lebensdauer. Messungen der Strukturfunktion der Quarks und Gluonen
im Proton.
Run II (seit 2001)Run II (seit 2001)
Messung der Bs Bsbar Oszillationsfrequenz. Messung der B0 B0bar Oszillationsfrequenz. Suche nach CP-Verletzung in B0 -> π+ π- Zerfällen.
Bs OszillationBs Oszillation
13.04.2006 Erstmals Teilchen-Antiteilchen-Oszillationen von Bs-Mesonen direkt nachgewiesen.
Dient Untersuchung der CP-Verletzung.
CDF Experimente
CDF Experimente
Zerfallslänge
Bs0
Ds+
-
+
K+
K -1. Bestimmen des primären
Vertex
2. Rekonstruieren des
sekundären Vertex
Messung der Zerfallslänge
L+Impuls
Bestimmung der
Lebensdauer:
c mB (L
pB
)
CDF Experimente
LebensdauermessungLebensdauermessung
Für beide Untersuchungen ist es nötig, einen Sekundärvertex auflösen zu können.Dies stellt besondere Anforderungen an die Auflösung des Spursystems.
CDF
ÜbersichtÜbersicht
TevatronTevatron
CDF ExperimenteCDF Experimente
Der CDF – DetektorDer CDF – Detektor
Das Trigger – SystemDas Trigger – System
Der CDF – DetektorDer CDF – Detektor
10 m
16 m
Vielseitiger Detektor
Hochauflösendes Spursystem
5000 Tonnen
Si-Vertexdetektor
Hard. Kalorimeter
Magnet
Der CDF – Detektor
EM Kalorimeter
DriftkammerMuon-Driftkammer
Stahlschild
Muon-Scintillator Counter
Der CDF – Detektor
SpursystemSpursystem
10 m
16 m
Der CDF – Detektor
1.1.VertexdetektorVertexdetektor (Siliziumstreifen)(Siliziumstreifen)
(Auflösung ~10µm)(Auflösung ~10µm)
2.Driftkammer2.Driftkammer (Gas)(Gas)
(Auflösung ~175µm)(Auflösung ~175µm)
Spursystem
Primärvertex
Sekundärvertex
Der CDF – Detektor
Lage 0
Lagen 1- 5
Lagen 6-7
Supportstruktur
VertexdetektorDer CDF – Detektor
VertexdetektorVertexdetektor
1.9 m
Lage 0
Lagen 1- 5
Lagen 6-7
SupportstrukturLage 0 Lagen 1- 5
VertexdetektorDer CDF – Detektor
Lagen 6-7
Lage 0
Lagen 1- 5
Lagen 6-7
Supportstruktur
VertexdetektorDer CDF – Detektor
Lage 0 (Layer 00)
Lagen 1-5 (SVXII)
Lagen 6-7 (ISL)
total
Lagen 1 5 2 8
Länge 0,9m 0,9m 1,9m
Kanäle 13824 405504 303104 722432
Innenradius 1,35cm 2,5cm 20cm 1,35cm
Außenradius 1,65cm 10,6cm 28cm 28cm
SVX II
Streifensensor
VertexdetektorDer CDF – Detektor
Auflösung bis 10µm
Driftkammer (COT)
12 Signaldrähte
13 Potentialdrähte
Anzahl Signaldrähte 30240Lagen 8davon Stereolagen (2°) 4Signaldrahtebenen 8•12=96Ortsauflösung 175 µmFüllgas Ar-Et-CF4
Ø 280 cm
Der CDF – Detektor
DriftkammerDriftkammer
Magnet
• Supraleitend
• 1.4 Tesla
Impulsmessung :Impulsmessung :SpursystemDer CDF – Detektor
DriftkammerVertexdetektor Auflösung ~175µm
Auflösung ~10µm
Spursystem
Rekonstruierte Rekonstruierte SpurenSpuren
Der CDF – Detektor
DriftkammerVertexdetektor
PrimärtvertexSekundärvertex
Auflösung ~175µm
Auflösung ~10µm
SpursystemDer CDF – Detektor
Rekonstruierte Rekonstruierte SpurenSpuren
Einbau Driftkammer Einbau Vertexdetektor
SpursystemDer CDF – Detektor
ÜbersichtÜbersicht
TevatronTevatron
CDF ExperimenteCDF Experimente
Der CDF – DetektorDer CDF – Detektor
Das Trigger – SystemDas Trigger – System
Da Protoncollider sehr hoher Untergrund
Aufteilung des Triggers in 3 Stufen
Reduktion der Daten von7,6 Millionen Ereignissenauf ca. 50.
Das Trigger – Das Trigger – SystemSystem
Das Trigger – System
Level 1 TriggerLevel 1 TriggerErhält Daten aus den Kalorimetern.
Bestimmt verschiedene Teilchenartenund zählt sie.
Wenn interessantes Ereignis, dannStopp und Weitergabe an L2 Trigger.
7,6 MHz → ca. 50 kHz
Das Trigger – System
Level1 Trigger
L2 und L3 TriggerL2 und L3 TriggerIm L2 Trigger erste Spurrekonstruktion.
Wenn interessant, vollständiges Auslesender Detektordaten und Weiterleitung an L3
50 kHz → 300 Hz
Linux – Cluster mit 256 Prozessoren.
Vollständige Rekonstruktion des Ereignisses.
Verschiedene Filteralgorithmen Datenreduktion auf unter 50 Ereig./sec.