Zum Inhalt
Teilchenphysik

LHCb-Datenanalyse

Das LHCb-Experiment ist auf Präzisionsmessungen im Bereich der Flavourphysik spezialisiert. Hier werden die zweitschwersten Quarks, die Beauty-Quarks, untersucht. Diese Quarks existieren nur für den millionsten Teil einer millionstel Sekunde, bevor sie in leichtere Teilchen zerfallen. Während dieser kurzen Zeit werden sie durch Quantenfluktuationen beeinflusst, deren Auswirkungen im Experiment gemessen werden können. Aufgrund der Heisenbergschen Unschärferelation können in diesen Prozessen für sehr kurze Zeit schwere Teilchen auftreten, die die Zerfallseigenschaften der Beauty-Quarks beeinflussen.  Seit Beginn der Datennahme 2009 wurde am LHCb Experiment der weltgrößte Datensatz von Zerfällen der Beauty-Quarks aufgezeichnet, was ideale Voraussetzungen für die Suche nach seltenen Prozessen schafft.

Messung CP-verletzender Prozesse

In der Frühzeit des Universums traten Ma­te­rie und Antimaterie zu gleichen Teilen auf. Um die heute beobachtete Dominanz der Ma­te­rie erklären zu kön­nen, ist es not­wen­dig, dass Teilchen und Antiteilchen sich in Zerfällen un­ter­schied­lich verhalten. Dieses als CP-Asym­me­trie bezeichnete Phänomen wurde zuerst 1964 in Kaon-Zerfällen ex­pe­ri­men­tell be­stä­tigt. Jedoch zei­gen auch aktuelle Messungen der CP-Asym­me­trie, dass die beobachtete Größe des Effekts noch nicht ausreicht um die im heutigen Universum vorhandene Ma­te­rie-Antimaterie-Asym­me­trie abschließend zu erklären. Mit dem Fokus auf Zerfälle von B- und D-Mesonen sucht die LHCb- Kollaboration in Präzisionsmessungen nach neuen Quellen von CP- Verletzung.

Graphische Darstellung von B-Meson Oszillationen © LHCb Collaboration

Unsere Forschungs­gruppe be­schäf­tigt sich sowohl mit der Messung von CP-Asymmetrien in B-Meson-Systemen als auch mit den dafür notwendigen Messungen von Oszillationen neutraler B-Mesonen in ih­re Antiteilchen. Die genaue Kenntnis dieser Oszillationen ist not­wen­dig, um bei zeitaufgelösten Messungen beurteilen zu kön­nen, ob es sich um den Zerfall eines Teilchens oder Antiteilchens handelt. Neben der Rekonstruktion des Zerfalls wird der Quarkinhalt des zerfallenden Mesons – und damit auch seine Natur als Teilchen oder Antiteilchen – im Flavour-Tagging bestimmt. Dieses für Oszillationsmessungen essentielle Werkzeug wird mit maßgeblicher Be­tei­li­gung unserer Gruppe ent­wickelt.

Suche nach neuen Phänomenen in seltenen Zerfällen

Darstellung eines Events im LHCb-Detektor © LHCb Collaboration

Suchen nach sehr seltenen Zerfallen sind besonders sensitiv auf die Auswirkungen virtueller schwerer Teilchen, da die Standardmodellkomponente stark unterdrückt ist. Rein leptonische Zerfälle von B-Mesonen sind hier eines der interessantesten Beispiele, da sie sowohl theoretisch präzise zu berechnen als auch durch die eindeutige Detektorsignatur mit geringem Untergrund zu messen sind.

Die Mitglieder unserer Gruppe leisten wesentliche Beiträge zu Präzisionsmessungen von sehr seltenen Zerfällen. Beispiele sind Prozesse wie Bs → µµ, mit denen supersymmetrische Modelle entdeckt werden könnten oder Leptonenzahl verletzende Zerfälle wie τ → µµµ. Eine Messung dieser im Standardmodell verbotenen Zerfälle wäre ein direkter Nachweis neuer Physik jenseits des Standardmodells.

Kalender

Zur Veranstaltungsübersicht

Anfahrt & Lageplan

Der Campus der Technischen Universität Dortmund liegt in der Nähe des Autobahnkreuzes Dortmund West, wo die Sauerlandlinie A45 den Ruhrschnellweg B1/A40 kreuzt. Die Abfahrt Dortmund-Eichlinghofen auf der A45 führt zum Campus Süd, die Abfahrt Dortmund-Dorstfeld auf der A40 zum Campus-Nord. An beiden Ausfahrten ist die Universität ausgeschildert.

Direkt auf dem Campus Nord befindet sich die S-Bahn-Station „Dortmund Universität“. Von dort fährt die S-Bahn-Linie S1 im 15- oder 30-Minuten-Takt zum Hauptbahnhof Dortmund und in der Gegenrichtung zum Hauptbahnhof Düsseldorf über Bochum, Essen und Duisburg. Außerdem ist die Universität mit den Buslinien 445, 447 und 462 zu erreichen. Eine Fahrplanauskunft findet sich auf der Homepage des Verkehrsverbundes Rhein-Ruhr, außerdem bieten die DSW21 einen interaktiven Liniennetzplan an.
 

Zu den Wahrzeichen der TU Dortmund gehört die H-Bahn. Linie 1 verkehrt im 10-Minuten-Takt zwischen Dortmund Eichlinghofen und dem Technologiezentrum über Campus Süd und Dortmund Universität S, Linie 2 pendelt im 5-Minuten-Takt zwischen Campus Nord und Campus Süd. Diese Strecke legt sie in zwei Minuten zurück.

Vom Flughafen Dortmund aus gelangt man mit dem AirportExpress innerhalb von gut 20 Minuten zum Dortmunder Hauptbahnhof und von dort mit der S-Bahn zur Universität. Ein größeres Angebot an internationalen Flugverbindungen bietet der etwa 60 Kilometer entfernte Flughafen Düsseldorf, der direkt mit der S-Bahn vom Bahnhof der Universität zu erreichen ist.