CMS Physikauswertung

Der zentrale Teil des CMS Detektors während des Aufbaus, aufgenommen aus der Strahlrichtung (c) CERN

CMS. Das "Compact Muon Solenoid" ist eines der zwei großen Experimente am neuen Beschleuniger des CERN, dem "Large Hadron Collider". Seit Frühjahr 2010 beobachtet es Proton-Proton Kollisionen bei der bisher unerreichten Energie von 7 TeV. Während einer kurzen Periode im Herbst 2010 wurden auch Zusammenstöße von Bleiionen aufgezeichnet.

CMS und das Standardmodell. Jüngste Experimente am CERN, am Fermilab und in anderen Forschungszentren haben Parameter des derzeitig gültigen "Standardmodells" der Teilchenphysik gemessen und seine Vorhersagen im Wesentlichen bestätigt. Die Daten von CMS werden für eine noch genauere Überprüfung dieses Modells verwendet, einerseits durch Präzisionsmessungen, z.B. der Masse des top-quarks, aber vor allem auch durch die Suche nach der letzten fehlenden Komponente des Modells, des Higgs Bosons.

Jenseits des Standardmodells. Es gibt allerdings Gründe für die Annahme, dass das Standardmodell keine adäquate Beschreibung der Physik bei sehr hohen Energien liefern kann. Mehrere neue theoretische Modelle bieten Lösungsansätze an. Es wird die Aufgabe von CMS sein, ihre Vorhersagen zu überprüfen. Eine der vielversprechendsten und am besten ausgearbeiteten Erweiterungen des Standardmodells ist Supersymmetrie, eine Theorie, die eine Symmetrie zwischen Materie- und Kraftteilchen postuliert. Dies würde die Existenz neuer, bisher unbeobachteter Teilchen bedingen - Partner der bekannten Komponenten des Standardmodells.

Eine Proton-Kollisions mit mehreren "Jets" aus Hadronen und einem hochenergetischen Muon (c) CERN

Forschungsschwerpunkte. Die CMS-Gruppe am HEPHY beteiligt sich mit hoher Priorität and der Physikauswertung des Experiments und konzentriert sich dabei auf zwei Bereiche:

  • Der erste Bereich hat ein besseres Verständnis der Quantenchromodynamik  (QCD) zum Ziel. Die QCD ist die Theorie der starken Wechselwirkung und daher ein zentrales Element an Hadronbeschleunigern wie dem LHC. Wir verwenden die Produktionsrate und die Spinausrichtung von Quarkonia (gebundene Zustände eines schweren Quarks mit seinem Antiteilchen) um die Vorhersagen von QCD-Rechnungen zu  überprüfen.
  • Der zweite Bereich betrifft die Suche nach "Neuer Physik" jenseits des Standardmodells. Dabei verwenden wir Kollisionsereignisse mit einem hochenergetischen Lepton und einem signifikanten Ungleichgewicht der im Detektor gemessenen Impulsbalanz, um nach Hinweisen auf die Produktion von supersymmetrischen Teilchen zu suchen.