BMBF-Forschungsschwerpunkt ErUM-FSP T03

Im BMBF-Verbundprojekt CMS arbeiten die RWTH Aachen, die Universität Hamburg, das KIT Karlsruhe, die Universität Münster, sowie das DESY (als assoziiertes Mitglied) zusammen an der Erforschung der kleinsten Teilchen mit dem CMS-Detektor am LHC-Beschleuniger des CERN. Unsere Arbeitsgebiete sind:

  • Betrieb des CMS-Detektors,
  • Analyse der CMS-Daten, insbesondere in den Bereichen Higgs-Physik, Top-Physik, neue Physik,
  • Detektor-Upgrades, mit Schwerpunkten auf dem Pixel- und Spurdetektor und den Myonkammern,
  • begleitende theoretische Studien und Rechnungen.

Auf den folgenden Seiten finden Sie Informationen zum Profil des Verbundprojekts, zu den beteiligten Instituten und Gruppen, sowie zu den Forschungsschwerpunkten.

Neueste Meldungen:


CMS Achievement Award für Pixel-Expertin Dr. Jory Sonneveld (18.2.2020)

Dr. Jory Sonneveld, flankiert von Prof. Roberto Carlin (rechts), dem Sprecher der internationalen CMS-Kollaboration, und Prof. Harrison B. Prosper (links), dem Vorsitzenden des CMS Collaboration Boards.

Dr. Jory Sonneveld von der Universität Hamburg wurde mit einem CMS Achievement Award ausgezeichnet, "for outstanding contributions to and demonstrated leadership in all areas concerning the operation of the CMS pixel detector". Die Preisplakette wurde am 3.2.2020 im Rahmen der CMS-Woche feierlich überreicht. Dr. Sonneveld ist seit Jahren führend am Betrieb des Pixeldetektors beteiligt. Als "Deputy Pixel Operations & Technical Field Manager" ist sie in alle Aspekte des Betriebs des Pixeldetektors involviert, und in ihrer Funktion als "Pixel Safety Manager" ist sie für den sicheren Betrieb des Pixeldetektors zuständig. Außerdem leitet Dr. Sonneveld die Arbeitsgruppe "Tracker Monitoring", welche sich mit der Überwachung des Detektorverhaltens befasst. Herzlichen Glückwunsch!

Doktoranden von der RWTH Aachen, dem KIT Karlsruhe und DESY testen erste voll funktionale Spurdetektor-Module in einem Teststrahl (16.12.2019)

Eines der DCMS-Teststrahlmodule

Vom 25.11. bis zum 8.12.2019 fand am DESY ein Teststrahl-Experiment des CMS-Trackers statt, an dem sich die deutschen CMS-Gruppen intensiv beteiligten. Vier Siliziumstreifen-Module des Outer Trackers für das Phase-2 Upgrade wurden in einem Elektronstrahl getestet. Zum ersten Mal wurden Modulprototypen mit dem finalen Auslesechip und mit einem Service-Hybriden, welcher mit DC-DC-Konvertern bestückt ist und die optische Auslese der Module ermöglicht, im Strahl getestet.

Drei Module übereinander, vor dem Einbau in die Teststrahl-Box

Drei der vier Module wurden von den Gruppen des KIT und der Institute 1B und 3B der RWTH Aachen gebaut und für den Teststrahl zur Verfügung gestellt. Die Service-Hybride wurden vom 1. Physikalischen Institut B der RWTH Aachen entwickelt und gebaut. Die Gruppe vom DESY zeichnete verantwortlich für Design und Bau der Modulboxen: einer Box für ein einzelnes Modul, sowie einer Box, die die anderen drei Module aufnehmen konnte. Das einzelne Modul wurde als "device under test" in der Mitte eines Teleskops platziert, die anderen drei Module an dessen Ende. Das Teleskop erlaubt es, Spuren zu rekonstruieren, und gehört zur Infrastruktur des DESY.

Teleskop mit dem "device under test" in der Mitte, und der Box mit drei Modulen am linken Ende

Mehrere Studenten des KIT, der RWTH Aachen und des DESY nahmen am Strahltest teil, und beteiligten sich an den Vorbereitungen einschließlich Modulbau, an der Inbetriebnahme, sowie am Schichtbetrieb.

Nach der erfolgreichen Datennahme steht nun die Analyse der Daten an, an der sich die DCMS-Gruppen ebenfalls beteiligen werden.

Virtual Visit zum CMS-Detektor bei der Wissenschaftsnacht der RWTH Aachen (9.12.2019)

Am 8. November 2019 fand an der RWTH Aachen die jährliche Wissenschaftsnacht statt, bei der sich die Universität der Öffentlichkeit mit Vorträgen und Ausstellungen präsentiert. Ein Highlight war der "Virtual Visit", also ein virtueller Besuch, des CMS-Detektors, organisiert von Privatdozent Dr. Oliver Pooth (3. Physikalisches Institut B), Prof. Dr. Lutz Feld (1. Physikalisches Institut B), und Prof. Dr. Alexander Schmidt (3. Physikalisches Institut A), mit freundlicher Unterstützung des CMS Virtual Visits Teams. Oliver Pooth führte vor Ort durch die unterirdische und momentan zugängliche Halle in Cessy in Frankreich, in welcher sich der CMS-Detektor befindet, sowie durch die Elektronikräume und den Kontrollraum. Begleitet wurde dies durch Vorträge in Aachen mit Erläuterungen zum CMS-Experiment und zur Higgs-Physik. Geschätzt etwa 700 Besucher aller Altersstufen besuchten die Veranstaltung. Das große Interesse an diesem Thema spiegelte sich auch in einer Vielzahl von Fragen, unter anderem zum Alltag von Physikern, zu Finanzierung und Energieverbrauch, wider.

Der Link zur Seite dieses Virtual Visits, einschließlich einer Aufzeichnung der gesamten Veranstaltung, ist hier zu finden:
Link zur Webseite am CERN

Erfolgreiches Jahrestreffen 2019 der deutschen CMS-Gruppen am KIT (16.9.2019)

Vom 11.-13.9.2019 trafen sich die Mitglieder der deutschen CMS-Gruppen in Karlsruhe, um aktuelle und zukünftige Aktivitäten zu diskutieren. Mit über 130 Teilnehmern war das Jahrestreffen ausgezeichnet besucht.

Das Jahrestreffen bietet den Bacheloranden, Masteranden und Doktoranden die Gelegenheit, ihre Arbeit in den Bereichen Analyse (Higgs, Top, Standard Model und QCD, Exotica und Supersymmetrie), Computing sowie Detektorentwicklung in den zahlreichen Parallelsitzungen vorzustellen. Über 70 Parallelvorträge dokumentierten das weite Spektrum der deutschen Aktivitäten.

Das Programm wurde abgerundet durch drei Plenarsitzungen. Nach der Begrüßung der Teilnehmer durch den Vizepräsidenten für Forschung des KIT, Prof. Oliver Kraft, fasste Prof. Lutz Feld, Sprecher der deutschen CMS-Gruppen, die deutschen Aktivitäten zusammen. Herr Dr. Wolfgang Ehrenfeld vom PT-DESY erläuterte das Förderprogramm ErUM: Exploration of the Universe and Matter. Ein Highlight war der Vortrag zum Status von CMS von Prof. Roberto Carlin, Sprecher der internationalen CMS-Kollaboration.

In der Abschlussveranstaltung reichte Prof. Ulrich Husemann, Leiter des lokalen Organisationsteams, den Staffelstab an Prof. Alexander Schmidt vom 3. Physikalischen Institut A der RWTH Aachen weiter, der mit seinem Team das Jahrestreffen 2020 ausrichten wird.

Das vollständige Programm ist hier einzusehen: Link

Rektor der RWTH Aachen besucht das CMS-Experiment (8.9.2019)

Der Sprecher der CMS-Kollaboration, Prof. Roberto Carlin, erklärt Rektor Prof. Ulrich Rüdiger den CMS-Detektor.

Am 2.9.2019 besuchte der Rektor der RWTH Aachen, Herr Prof. Ulrich Rüdiger, das CERN. Rektor Rüdiger, selbst Physiker, hatte dabei Gelegenheit, sich über die Ziele des CERN und verschiedene konkrete Aktivitäten zu informieren. Ein Schwerpunkt war der Besuch des momentan zugänglichen CMS-Experimentes, an dem alle drei Institute der Experimentalphysik in Aachen sowie die Theorie beteiligt sind. Der Sprecher der CMS-Kollaboration, Prof. Roberto Carlin, ließ es sich nicht nehmen, den Detektor persönlich zu erklären. Anschließend besuchte Herr Rektor Rüdiger ein Labor des CMS-Trackers, wo Studenten der RWTH Aachen gerade zu einer Messkampagne waren, um ein in Aachen gebautes 2S-Streifenmodul zum ersten Mal - zusammen mit Experten der DAQ-Gruppe - optisch auszulesen. Seinem positiven Eindruck verlieh Herr Rektor Rüdiger in seinem Eintrag in das CERN-Gästebuch Ausdruck, wo er schrieb: "CERN is frontier science, passion, Europe and international cooperation. We are proud being part of it."

Von links nach rechts: Prof. Thomas Hebbeker, Prof. Alexander Schmidt, Herr F. Sonnemann vom Visitor-Service, Prof. Kerstin Borras (vorne), Prof. Stefan Schael (hinten), Prof. Achim Stahl, Rektor Prof. Ulrich Rüdiger, CMS-Sprecher Roberto Carlin, Prof. Lutz Feld.

Christian Dziwok, Doktorand am 3. Physikalischen Institut B der RWTH Aachen, demonstriert die erste Auslese eines kompletten Prototypen eines sogenannten 2S-Siliziumstreifenmoduls.



Erste Evidenz für die Produktion des Higgs-Bosons in Assoziation mit top-Quarks im Zerfallskanal in bottom-Quarks (24.7.2019)

Unter führender Beteiligung der DCMS-Gruppen vom DESY, KIT und dem 3. Physikalischen Institut A der RWTH Aachen hat CMS eine neue Analyse veröffentlicht, in welcher es gelang, die Produktion des Higgs-Teilchens in Assoziation mit einem top- und einem anti-top-Quark, gefolgt vom Zerfall des Higgs-Teilchens in ein bottom- und ein anti-bottom-Quark, mit einer Evidenz von 3.7 Standardabweichungen zu messen. Im Standardmodell zerfällt das Higgs-Teilchen zwar mit 58% Wahrscheinlichkeit in ein Paar von bottom oder b-Quarks, jedoch ist dieser Zerfallskanal besonders schwer vom Untergrund zu trennen, da b-Quarks sehr viel häufiger durch normale und vergleichsweise uninteressante QCD-Ereignisse erzeugt werden. Dies gelingt nur durch Ausnutzung von Techniken des maschinellen Lernens. So wurden neuronale Netze und Boosted Desicion Trees verwendet.

Für die neue Analyse wurden die Daten verwendet, welche im Jahr 2017 bei einer Schwerpunktsenergie von 13 TeV aufgenommen wurden. Alle Zerfallskanäle der beteiligten top-Quarks wurden berücksichtigt, und die Analysemethoden wurden wesentlich verbessert. Die b-Quarks werden durch sogenanntes b-Tagging identifiziert. Hier wurde einerseits der b-Tagging-Algorithmus verbessert, andererseits profitiert die Identifizierung der b-Quarks auch vom neuen Pixel-Detektor, welcher unter Beteiligung der deutschen CMS-Gruppen gebaut und im Winter-Shutdown 2016/2017 installiert wurde. Dieser Detektor besitzt eine zusätzliche Lage an Pixelmodulen und kann mit höherer Effizienz bei hohen Hitraten messen. Durch diese Verbesserungen sowie die größere Datenmenge konnte die Sensitivität im Vergleich zur Vorgängeranalyse stark verbessert werden. Unter Berücksichtigung der Daten aus dem Jahr 2016 beträgt die Signifikanz für diesen Kanal nun 3.9 Standardabweichungen, und das Verhältnis µ der gemessenen Signalstärke zur Standardmodellerwartung beträgt 1.15 und ist im Rahmen der statistischen und systematischen Unsicherheiten mit dem Standardmodell verträglich, wie im Bild zu sehen ist.

Die deutschen Gruppen konzentrieren sich auf die Kanäle mit einem oder zwei Leptonen, und engagieren sich stark im Bereich b-Tagging. Die Analyse wurde von Dr. Matthias Schröder vom KIT koordiniert.

Weitere Informationen:
Link zur CMS-News

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