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:


Vier Mitglieder des ErUM-FSPs erhalten einen CMS Award (16.2.2021)

Im Rahmen der virtuellen CMS-Woche wurden im Februar 2021 die CMS Awards für das Jahr 2020 vergeben. Insgesamt wurden die Leistungen von 47 Mitgliedern der internationalen CMS-Kollaboration mit ihren ca. 5500 Mitgliedern mit einem Preis ausgezeichnet. Mit dem Preis werden herausragende Beiträge zu CMS generell sowie substantielle und exzellente Beiträge zur Konstruktion der Sub-Detektoren gewürdigt. In diesem Jahr haben vier Physiker aus den deutschen CMS-Gruppen den Preis erhalten.


Dr. Patrick Connor von der Universität Hamburg erhielt den Preis für "his excellent work leading the large and complex alignment campaign of the tracker following the 2018 data taking and the alignment effort for the legacy reprocessing of the CMS Run 2 data". Dr. Connor leitet die Arbeitsgruppe zum Alignment des Spurdetektors, welche die korrekte geometrische Ausrichtung von Tausenden von Siliziummodulen bestimmt. Dies wiederum ist eine Voraussetzung für die effiziente und korrekte Rekonstruktion der Teilchenspuren im Tracker.


Giovanni Mocellin vom III. Physikalischen Institut A der RWTH Aachen wurde ausgezeichnet für "many substantial and original contributions to the GE1/1 system, from simulation studies to chamber testing and characterization and commissioning at CERN. These achievements were instrumental to reach the GEM detectors' required performance". Herr Mocellin beschäftigt sich im Rahmen seiner Doktorarbeit mit dem Upgrade des Myonsystems (GE1/1), welches die Akzeptanz und Effizienz des CMS-Detektors im Vorwärtsbereich verbessern wird.


Dr. Andreas Nürnberg vom KIT in Karlsruhe wurde ausgezeichnet für "his leading role in the activities for the Phase 2 outer tracker sensors over a number of years". Dr. Nürnberg hat insbesondere im Rahmen seiner Doktorarbeit viele wichtige Messungen zu den Siliziumsensoren für den zukünftigen Streifentracker durchgeführt und insbesondere auch bestrahlte Sensoren untersucht und mit unbestrahlten Sensoren verglichen.


Der vierte Preis ging an Dr. Ivan Shvetsov, ebenfalls vom KIT, für "his excellent work in Strip Tracker operations, including in his current role of Strip Tracker run coordinator". Dr. Shvetsov hat sich jahrelang um das Detector Control System des Trackers gekümmert, und ist nun als Strip Tracker Operations Manager verantwortlich für den Betrieb des Streifentrackers im CMS-Detektor.

Wir gratulieren allen Preisträgern ganz herzlich!

Webseite von CMS zu den Awards 2020: Link

Installation der Muon-Kammern des Typs GE1/1 mit deutscher Beteiligung erfolgreich abgeschlossen (20.11.2020)

Mit dem Abschluss der Installation der Myon-Kammern in der sogenannten GE1/1-Station im September 2020 hat CMS einen wichtigen Meilenstein erreicht. Zusammen mit der ME0-Station und der GE2/1-Station ist die GE1/1-Station Teil des Muon-Upgrades für den High Luminosity LHC. Das Myonsystem von CMS ist komplex und besteht bisher aus drei Arten von Gasdetektoren. In den Endkappen werden im Rahmen des Phase-2 Upgrades zusätzliche Kammern im Vorwärtsbereich installiert, um eine exzellente Myon-Identifikation und Transversalimpuls-Auflösung auch unter erschwerten Bedingungen (z.B. höhere Teilchenraten) zu gewährleisten. In der Schnittzeichnung oben sind die neuen Detektorsysteme, also ME0, GE1/1, und GE2/1, in orange und rot eingezeichnet. Während die Kammern für ME0 und GE2/1 erst im Long Shutdown 3 (2025-2027) installiert werden, wurden die GE1/1-Kammern schon im laufenden Long Shutdown 2 eingebaut.

Copyright: CERN

Die Myonkammern in GE1/1 beruhen auf dem Gas Electron Multiplier (GEM)-Prinzip. Hierbei befinden sich in der gasgefüllten Kammer sehr dünne, mit Kupfer beschichtete Kunststoff-Folien, die mit mikroskopischen Löchern (50µm Durchmesser) versehen sind. Die zur Gasverstärkung benötigte Hochspannung wird nur über die Foliendicke angelegt, und in den Löchern bildet sich lokal ein hohes elektrisches Feld aus. Eine hohe Verstärkung kann so mit relativ niedrigen Spannungen erzielt werden, wodurch die häufig in Gasdetektoren auftretenden Probleme von Entladungen vermieden werden. Die in GE1/1 benutzen Detektoren haben drei GEM-Folien übereinander.

Ingesamt wurden 144 Kammern von einem Konsortium bestehend aus CERN und Instituten aus Belgien, Deutschland, Indien, Italien, Pakistan und der USA gebaut. Das III. Physikalische Institut A der RWTH Aachen beteiligte sich unter der Leitung von Prof. Thomas Hebbeker insbesondere an der Qualifikation der Kammern. So wurden 21 Kammern in Aachen wichtigen Tests unterzogen. Dies beinhaltete einen Test auf Gasdichtigkeit, eine Prüfung, ob die Kammern die angelegte Hochspannung halten, sowie die Bestimmung der Gasverstärkung. Außerdem beteiligten sich Physiker von der RWTH Aachen an Messungen von kosmischen Myonen mit einem Teststand am CERN.

Während nun die GE1/1-Kammern im CMS-Detektor in Betrieb genommen werden müssen, wird gleichzeitig der Bau der ME0- und GE2/1-Kammern vorbereitet. Die Physiker der RWTH Aachen beteiligen sich hier unter anderem mit Alterungsstudien, bei denen die Detektoren mit Röntgenstrahlung bestrahlt werden und ihre Funktionalität überwacht wird.

Nachruf (18.10.2020):
Prof. Dr. Willem de Boer (11.02.1948 – 13.10.2020)

It is with great sadness that we have to inform you about the unexpected passing of our dear colleague and friend Prof. Dr. Willem (“Wim”) de Boer on October 13, at the age of 72.

Wim was born on the 11th of February 1948 in Steenwijkerwold, the Netherlands. He studied physics at the University of Delft and graduated in 1974 on the subject of “Dynamic Orientation of Nuclei at Low Temperatures”, giving the foundation of polarized targets in High Energy Physics. He was awarded a CERN Fellowship, before leaving to the University of Michigan, Ann Arbor. As a postdoc of U. Michigan he worked on polarized proton-proton scattering at the ANL synchrotron and found an unexplained difference in the cross sections for parallel and antiparallel spins. Maybe this mystery influenced his scientific path – investigating unexplained processes in Nature.

In 1975, Wim moved on to the Max Planck Institute for Physics in Munich where he stayed, interrupted by a short intermezzo at SLAC in 1987, for 14 years, until he was attracted to a professorship at the University of Karlsruhe (now Karlsruhe Institute of Technology). In Munich he joined the team working on the CELLO experiment at DESY. His responsibility for the Data Acquisition System lead to a paper by him in 1981 with the title “Distributed Intelligence at CELLO”, which still sounds quite topical these days. But the CELLO years were also instrumental for precision studies of QCD, out of which the triple gluon coupling on the one hand and the running of the strong coupling constant on the other emerged – a subject Wim has been pursuing ever since.

Following his appointment to a professorship at Karlsruhe in 1989, Wim created research groups at the LEP experiment DELPHI, at the experiment AMS II on the International Space Station, and he coordinated a group at the CMS experiment at the CERN LHC. Having studied the running of the coupling constants of the weak, electromagnetic and strong interactions, Wim has found, together with U. Amaldi and H. Fürstenau, that these were only to meet in a unified way at high energies if yet another kind of symmetry existed in Nature: Supersymmetry (SUSY). This was published in the seminal paper “Comparison of grand unified theories with electroweak and strong coupling constants measured at LEP“, and led to the expectation that a new energy domain would open up at the TeV scale with the lightest SUSY particle constituting Dark Matter in our Universe. The paper has been cited almost 2000 times.

To each of the above mentioned experiments mentioned, Wim has contributed with a multitude of ideas, studies and publications. In doing so, Wim was driven by the ONE big question: “Where is Supersymmetry?”. He looked for signals of Dark Matter at the lowest energies in our galaxy (in the form of annihilation signals of Weakly Interacting Massive Particles), at signals from direct production at LEP and at the LHC, and in anomalous decay modes of bottom mesons. A large conference organized by Wim 2007 in Karlsruhe was devoted to this research field.

Reviewing all experiments Wim has contributed to in his almost 50 years of scientific work, it is our belief that he was most fascinated by AMS II. Not only did he and his group contribute an electronic readout system to the detector, he also saw it take off from Cape Canaveral with the penultimate Space Shuttle flight in 2011, celebrated by the visit of the whole crew of astronauts in Karlsruhe in December 2011.

Last not least, Wim has developed sophisticated particle detectors for all the named experiments and studied their performance in magnetic fields and high radiation backgrounds. Wim has worked with detectors using gases, liquids, silicon and diamonds. And he investigated their use for medical and technical application. His last R/D effort began only a few weeks ago: the development of a novel cooling system for high density batteries.
With Wim’s passing, our field has lost a great all-round physicist with unparalleled creativity and diligence, with a warm collegiality and a very characteristic dry humour. Well aware of his rapid illness, his last words to his family were: “Hij gaat nog niet, want hij heeft nog zoveel ideeën!”. We will miss him deeply.

Our heartfelt sympathy goes out to Wim's family.

For the members of the Institut für Experimentelle Teilchenphysik and of the Faculty of Physics at KIT,
Guido Drexlin, Thomas Müller

Karlsruhe, 15th of October 2020

Evidenz für H → µµ (18.10.2020)

Anlässlich der Evidenz für den Zerfall des Higgs-Bosons in zwei Myonen haben wir ein Interview mit Oliver Rieger von der Universität Hamburg geführt. Herr Rieger hat im Rahmen seiner Promotion direkt zu diesem wichtigen Resultat beigetragen.

Hier geht es zum Interview: Link

Jahrestreffen der deutschen CMS-Gruppen mit Rekordbeteiligung (4.10.2020)

Vom 23.-25.9.2020 fand das Jahrestreffen des deutschen CMS-Gruppen statt. Aufgrund der Covid-19-Pandemie konnte das Treffen leider nicht, wie geplant, in Aachen abgehalten werden, sondern fand ausschließlich "online" statt. Mit 152 Teilnehmern und 131 Vorträgen war die Beteiligung jedoch trotz, oder vielleicht sogar wegen, des ungewöhnlichen Formats hoch wie nie.

Die Begrüßungsfolie von Prof. Alexander Schmidt.

Das Treffen begann am 23.9. mit einer Plenarsitzung. Nach der Begrüßung durch den Tagungsleiter, Prof. Alexander Schmidt (III. Physikalisches Institut A, RWTH Aachen) fasste der Sprecher der deutschen CMS-Gruppen, Prof. Lutz Feld (I. Physikalisches Institut B, RWTH Aachen) den Stand des Forschungsschwerpunkts zusammen. Als Vertreter vom Projektträger DESY und damit des BMBF erläuterte Dr. Wolfgang Ehrenfeld die Fördermaßnahmen. Prof. Bussmann vom Helmholtz-Zentrum Dresden Rossendorf stellte das CASUS-Institut vor, welches vor kurzem die CMS-Familie als assoziiertes Mitglied bereichert hat. Der inhaltliche Schwerpunkt lag dieses Mal auf der Higgs-Physik, wo neueste Erkenntnisse aus Theorie (Prof. Gudrun Heinrich, KIT) und Praxis (Dr. Luca Mastrolorenzo, RWTH Aachen) diskutiert wurden. Höhepunkt des ersten Tages war der CMS-Statusbericht von Prof. Luca Malgeri, dem Sprecher der internationalen CMS-Kollaboration. Prof. Malgeri betonte die wichtigen Beiträge, welche von den deutschen Gruppen in allen Bereichen von CMS geleistet werden.

Der 24.9. war dann komplett den Parallelsitzungen gewidmet. Die Parallelsitzungen deckten die Themen Top-Physik, Higgs-Physik, Standard-Modell und QCD, Physik jenseits des Standardmodells, Computing und moderne Analysemethoden, sowie Detektorentwicklung und -kalibration ab. Zusätzlich gab es eine gemeinsame Top+Higgs-Session. In den Parallelsitzungen haben insbesondere die Studierenden und Promovierenden die Gelegenheit, ihre Arbeit vorzustellen, Kontakte zu knüpfen, und sich einen Überblick über die Aktivitäten in den Gruppen des FSPs zu verschaffen.

1. Platz: Jonas Rübenach (DESY).
Das Bild zeigt einen Siliziumsensor des CMS Fast-Beam-Conditions-Monitors, der im Reinraum zum Testen über Nadeln an Präzisionsmultimeter angeschlossen ist.

Den Abschluss bildete eine weitere Plenarsitzung am 25.9. Die Session wurde mit einem spannenden Gastvortrag von Prof. Stefan Hild von der Maastricht University zum Thema Gravitationswellen eröffnet. Nach einem Bericht zur Kalibration des CMS-Detektors von Dr. Andreas Hinzmann (Universität Hamburg) berichtete Dr. Frank Hartmann (KIT), amtierender CMS-Upgrade-Coordinator, über den Stand des Phase-2 Upgrade des CMS-Detektors. Abgerundet wurde das Programm durch einen Ausblick auf das Computing während der High Luminosity LHC Phase, und die damit einhergehenden Herausforderungen (Dr. Danilo Piparo, CERN).

In seinem Close-out-Vortrag verkündete Prof. Feld dann die drei ersten Plätze des erstmalig durchgeführten Photo-Wettbewerbs. Mit 27 eingereichten Photos war der Wettbewerb ein großer Erfolg. Der Wettbewerb soll daher auch nächstes Jahr wieder durchgeführt werden. Das Gewinner-Photo ist oben zu sehen.

Falls es die Umstände zulassen, wird das Jahrestreffen 2021 in Aachen stattfinden.

Weitere Informationen: Link zum Photo-Wettbewerb

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