Schwerpunktspraktikum
Das Modul Schwerpunktspraktikum Teilchenphysik und Detektoren ermöglicht erste Erfahrungen mit Techniken und Technologien zu sammeln, die in der teilchenphysikalischen Grundlagenforschung zur täglichen Anwendung kommen. Somit ist es eine ideale Vorbereitung für die Arbeit in der Datenanalyse und im Labor.
In diesem Versuch können die Studierenden eine Analyse der LHCb-Daten durchführen. Bei dieser Analyse können die fundamentalen Unterschiede zwischen Materie und Antimaterie ("CP-Verletzung") gemessen werden. Während der ganztägigen Übung lernen die Studierenden eine leicht vereinfachte Analyse der Teilchenphysik kennen. Wie die reale Analyse, die am CERN durchgeführt wird, basiert diese Übung auf der objektorientierten Software ROOT, die über Befehle der pyROOT-Bibliothek gesteuert wird. Die Studierenden lernen fortgeschrittene Analysemethoden kennen, z.B. die Analyse in der Dalitz-Ebene. Es sind keine Vorkenntnisse von ROOT oder pyROOT erforderlich, lediglich einige grundlegende Programmierkenntnisse.
Es ist von Vorteil (aber nicht zwingend erforderlich), einen privaten Computer zur Verfügung zu haben, der in der Lage ist, eine Fernverbindung über ssh herzustellen. In diesem Fall können die Studierenden die begonnene Analysearbeit aus der Ferne fortsetzen und müssen nicht um einen weiteren Termin bitten, wenn der Kurs nicht im ersten Zeitfenster abgeschlossen wurde.
In diesem Versuch haben die Studierenden die Möglichkeit, Techniken zu erlernen und zu üben, die in der Hochenergiephysik üblich sind, um Kandidaten für einen bestimmten Signalzerfall aus einer stark mit Hintergrund verunreinigten Datenprobe zu extrahieren. Es werden sowohl Datenproben als auch simulierte Proben verwendet, um eine Auswahl von Signalkandidaten zu entwickeln und zu optimieren. Nach der Reduktion des Hintergrunds werden Anpassungen einer Massenverteilung entwickelt, um das Signal vom restlichen Hintergrund zu unterscheiden. Es werden lediglich Grundkenntnisse in der Verwendung von Python und seinen Bibliotheken benötigt.
Es ist von Vorteil (aber nicht zwingend erforderlich), einen privaten Computer zur Verfügung zu haben, der in der Lage ist, eine Fernverbindung über ssh herzustellen. In diesem Fall können die Studenten die begonnene Analysearbeit aus der Ferne fortsetzen und müssen nicht um einen weiteren Termin bitten, wenn der Kurs nicht im ersten Zeitfenster abgeschlossen wurde.
In diesem Versuch lernen die Studierenden die Funktionsweise von szintillierenden Fasern kennen, wie sie z.B. im LHCb SciFi Tracker verwendet werden. Die Studierenden werden grundlegende Qualitätsfaktoren wie die wellenlängenabhängige Dämpfungslänge messen. Dazu wird ein motorisierter x-y-Tisch verwendet. Die gemessenen Ergebnisse werden mit einer bestehenden Geant4-Simulation abgeglichen.