Der Large Hadron Collider (LHC) - CERN Education ?· 1 | Der Large Hadron Collider | Institut für Experimentelle…

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    26-Jul-2018

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<ul><li><p>1 | Der Large Hadron Collider | Institut fr Experimentelle Kernphysik</p><p>Der Large Hadron Collider (LHC)</p><p>...ein Rundgang durch das grte Experiment der Welt</p></li><li><p>2 | Der Large Hadron Collider | Institut fr Experimentelle Kernphysik</p><p>bersicht</p><p> Die Welt der Elementarteilchen</p><p> Teilchenbeschleuniger</p><p> Teilchendetektoren</p><p> Technologietransfer</p></li><li><p>3 | Der Large Hadron Collider | Institut fr Experimentelle Kernphysik</p><p>Die Welt der Elementarteilchen</p></li><li><p>4 | Der Large Hadron Collider | Institut fr Experimentelle Kernphysik</p><p>Grundfrage der Teilchenphysik</p><p>Aus was besteht Aus was besteht die Welt?die Welt?</p></li><li><p>5 | Der Large Hadron Collider | Institut fr Experimentelle Kernphysik</p><p>Materie</p></li><li><p>6 | Der Large Hadron Collider | Institut fr Experimentelle Kernphysik</p><p>Atom</p></li><li><p>7 | Der Large Hadron Collider | Institut fr Experimentelle Kernphysik</p><p>Elektron</p><p>Atomkern</p></li><li><p>8 | Der Large Hadron Collider | Institut fr Experimentelle Kernphysik</p><p>Proton</p><p>Neutron</p></li><li><p>9 | Der Large Hadron Collider | Institut fr Experimentelle Kernphysik</p><p>Quarks</p></li><li><p>10 | Der Large Hadron Collider | Institut fr Experimentelle Kernphysik</p><p>Quarks</p><p>dd</p><p>u+2/3 e</p><p>-1/3 e</p><p>-1/3 e</p><p>Proton Neutron</p><p>uu</p><p>d</p><p>+2/3 e</p><p>+2/3 e</p><p>-1/3 e</p></li><li><p>11 | Der Large Hadron Collider | Institut fr Experimentelle Kernphysik</p><p>Elementarteilchen</p><p>Elektron</p><p>u d</p><p>up-Quark down-Quark</p></li><li><p>12 | Der Large Hadron Collider | Institut fr Experimentelle Kernphysik</p><p>Kosmische Strahlung</p><p> Entdeckung weiterer Elementarteilchen</p></li><li><p>13 | Der Large Hadron Collider | Institut fr Experimentelle Kernphysik</p><p>Elementarteilchen</p><p>Elektron</p><p>u</p><p>d</p><p>up-Quark</p><p>down-Quark</p></li><li><p>14 | Der Large Hadron Collider | Institut fr Experimentelle Kernphysik</p><p>Elementarteilchen</p><p>Elektron Myon</p><p>su</p><p>d</p><p>up-Quark</p><p>down-Quark</p><p>strange-Quark</p></li><li><p>15 | Der Large Hadron Collider | Institut fr Experimentelle Kernphysik</p><p>Kosmische Strahlung</p><p> Beobachtung in Ballons und auf Bergen mhsam!</p></li><li><p>16 | Der Large Hadron Collider | Institut fr Experimentelle Kernphysik</p><p>Frage</p><p> Wie lautet Einsteins berhmte Gleichung?</p></li><li><p>17 | Der Large Hadron Collider | Institut fr Experimentelle Kernphysik</p><p>Frage</p><p> Wie lautet Einsteins berhmte Gleichung?</p><p>E=mc2</p></li><li><p>18 | Der Large Hadron Collider | Institut fr Experimentelle Kernphysik</p><p>Teilchenbeschleuniger</p><p> Knstliche Erzeugung neuer Teilchen bei Teilchenkollisionen, E=mc2</p></li><li><p>19 | Der Large Hadron Collider | Institut fr Experimentelle Kernphysik</p><p>Elementarteilchen</p><p>Elektron Myon</p><p>su</p><p>d</p><p>up-Quark</p><p>down-Quark</p><p>strange-Quark</p></li><li><p>20 | Der Large Hadron Collider | Institut fr Experimentelle Kernphysik</p><p>Elementarteilchen</p><p>Elektron Myon</p><p>su</p><p>d</p><p>up-Quark</p><p>down-Quark</p><p>strange-Quark</p><p>Tauon</p></li><li><p>21 | Der Large Hadron Collider | Institut fr Experimentelle Kernphysik</p><p>Elementarteilchen</p><p>Elektron Myon</p><p>su</p><p>d</p><p>up-Quark</p><p>down-Quark</p><p>strange-Quark</p><p>bbottom-Quark</p><p>Tauon</p><p>ccharm-Quark</p><p>ttop-Quark</p></li><li><p>22 | Der Large Hadron Collider | Institut fr Experimentelle Kernphysik</p><p>Elementarteilchen</p><p>Elektron</p><p>e-Neutrino</p><p>Myon</p><p>su</p><p>d</p><p>up-Quark</p><p>down-Quark</p><p>strange-Quark</p><p>-Neutrino -Neutrino</p><p>bbottom-Quark</p><p>Tauon</p><p>ccharm-Quark</p><p>ttop-Quark</p></li><li><p>23 | Der Large Hadron Collider | Institut fr Experimentelle Kernphysik</p><p>Offene Fragen</p><p>Elektron</p><p>e-Neutrino</p><p>Myon</p><p>su</p><p>d</p><p>up-Quark</p><p>down-Quark</p><p>strange-Quark</p><p>-Neutrino -Neutrino</p><p>bbottom-Quark</p><p>Tauon</p><p>ccharm-Quark</p><p>ttop-Quark</p><p>Masse der Elementarteilchen?</p></li><li><p>24 | Der Large Hadron Collider | Institut fr Experimentelle Kernphysik</p><p>Higgs-Feld</p><p>Peter Higgs</p></li><li><p>25 | Der Large Hadron Collider | Institut fr Experimentelle Kernphysik</p><p>Higgs-Feld</p></li><li><p>26 | Der Large Hadron Collider | Institut fr Experimentelle Kernphysik</p><p>Higgs-Feld</p></li><li><p>27 | Der Large Hadron Collider | Institut fr Experimentelle Kernphysik</p><p>Higgs-Feld</p></li><li><p>28 | Der Large Hadron Collider | Institut fr Experimentelle Kernphysik</p><p>Higgs-Teilchen</p></li><li><p>29 | Der Large Hadron Collider | Institut fr Experimentelle Kernphysik</p><p>Higgs-Teilchen</p></li><li><p>30 | Der Large Hadron Collider | Institut fr Experimentelle Kernphysik</p><p>Higgs-Teilchen</p></li><li><p>31 | Der Large Hadron Collider | Institut fr Experimentelle Kernphysik</p><p>Dunkle Materie</p><p>2r</p><p>MmGF</p><p>=</p></li><li><p>32 | Der Large Hadron Collider | Institut fr Experimentelle Kernphysik</p><p>Dunkle Materie</p><p>2r</p><p>MmGF</p><p>=</p></li><li><p>33 | Der Large Hadron Collider | Institut fr Experimentelle Kernphysik</p><p>Dunkle Materie</p><p>DunkleMaterie</p></li><li><p>34 | Der Large Hadron Collider | Institut fr Experimentelle Kernphysik</p><p>Offene Fragen</p><p> Higgs-Teilchen</p><p> Dunkle Materie</p><p> ...</p></li><li><p>35 | Der Large Hadron Collider | Institut fr Experimentelle Kernphysik</p></li><li><p>36 | Der Large Hadron Collider | Institut fr Experimentelle Kernphysik</p><p>Der Large Hadron Collider am CERN</p><p> Lnge: 27 km 100 m unter der Erde 4 Teilchendetektoren</p></li><li><p>37 | Der Large Hadron Collider | Institut fr Experimentelle Kernphysik</p><p>Teilchenbeschleuniger</p></li><li><p>38 | Der Large Hadron Collider | Institut fr Experimentelle Kernphysik</p><p>Teilchenbeschleuniger in der Schule</p></li><li><p>39 | Der Large Hadron Collider | Institut fr Experimentelle Kernphysik</p><p>Teilchenbeschleuniger in der Schule</p><p> Braunsche Rhre</p><p> Oszilloskop</p><p> Fadenstrahlrhre</p><p> TV-Gert</p></li><li><p>40 | Der Large Hadron Collider | Institut fr Experimentelle Kernphysik</p><p>Fragen</p><p> Wie erzeugt man freie Elektronen?</p><p> Wie beschleunigt man geladene Teilchen?</p></li><li><p>41 | Der Large Hadron Collider | Institut fr Experimentelle Kernphysik</p><p>Fadenstrahlrhre</p><p>UA</p><p>Anode</p><p>Kathode</p></li><li><p>42 | Der Large Hadron Collider | Institut fr Experimentelle Kernphysik</p><p>Fadenstrahlrhre</p><p>UA</p><p>Anode</p><p>Kathode</p></li><li><p>43 | Der Large Hadron Collider | Institut fr Experimentelle Kernphysik</p><p>Fadenstrahlrhre</p><p>UA</p><p>Anode</p><p>Kathode</p></li><li><p>44 | Der Large Hadron Collider | Institut fr Experimentelle Kernphysik</p><p>Fadenstrahlrhre</p><p>UA</p><p>Anode</p><p>Kathode</p><p>Metallzylinder</p></li><li><p>45 | Der Large Hadron Collider | Institut fr Experimentelle Kernphysik</p><p>Fadenstrahlrhre</p><p>UA</p><p>Anode</p><p>Kathode</p><p>Metallzylinder</p></li><li><p>46 | Der Large Hadron Collider | Institut fr Experimentelle Kernphysik</p></li><li><p>47 | Der Large Hadron Collider | Institut fr Experimentelle Kernphysik</p><p>CERN-Protonenquelle</p></li><li><p>48 | Der Large Hadron Collider | Institut fr Experimentelle Kernphysik</p><p>CERN-Protonenquelle</p><p>Glhkathode</p><p>90 kV</p></li><li><p>49 | Der Large Hadron Collider | Institut fr Experimentelle Kernphysik</p><p>CERN-Protonenquelle</p><p>Glhkathode</p><p>90 kV</p></li><li><p>50 | Der Large Hadron Collider | Institut fr Experimentelle Kernphysik</p><p>CERN-Protonenquelle</p><p>Glhkathode</p><p>90 kV</p></li><li><p>51 | Der Large Hadron Collider | Institut fr Experimentelle Kernphysik</p><p>CERN-Protonenquelle</p><p>Glhkathode</p><p>Zwischenelektrode</p><p>90 kV</p></li><li><p>52 | Der Large Hadron Collider | Institut fr Experimentelle Kernphysik</p><p>CERN-Protonenquelle</p><p>Glhkathode</p><p>Zwischenelektrode</p><p>90 kV</p><p>Anode</p></li><li><p>53 | Der Large Hadron Collider | Institut fr Experimentelle Kernphysik</p><p>CERN-Protonenquelle</p><p>Glhkathode</p><p>Zwischenelektrode</p><p>90 kV</p><p>WasserstoffAnode</p></li><li><p>54 | Der Large Hadron Collider | Institut fr Experimentelle Kernphysik</p><p>CERN-Protonenquelle</p><p>Glhkathode</p><p>Zwischenelektrode</p><p>90 kV</p><p>WasserstoffAnode</p></li><li><p>55 | Der Large Hadron Collider | Institut fr Experimentelle Kernphysik</p><p>Protonen-Erzeugung</p><p>beschleunigtes Elektron</p><p>Wasserstoff-Atom</p></li><li><p>56 | Der Large Hadron Collider | Institut fr Experimentelle Kernphysik</p><p>Protonen-Erzeugung</p><p>Proton</p></li><li><p>57 | Der Large Hadron Collider | Institut fr Experimentelle Kernphysik</p><p>Protonen-Erzeugung</p><p>Proton</p></li><li><p>58 | Der Large Hadron Collider | Institut fr Experimentelle Kernphysik</p><p>Protonen-Erzeugung</p><p>Proton</p></li><li><p>59 | Der Large Hadron Collider | Institut fr Experimentelle Kernphysik</p><p>CERN-Protonenquelle</p><p>Glhkathode</p><p>Zwischenelektrode</p><p>90 kV</p><p>WasserstoffAnode</p></li><li><p>60 | Der Large Hadron Collider | Institut fr Experimentelle Kernphysik</p><p>CERN-Protonenquelle</p></li><li><p>61 | Der Large Hadron Collider | Institut fr Experimentelle Kernphysik</p><p>CERN-Protonenquelle</p></li><li><p>62 | Der Large Hadron Collider | Institut fr Experimentelle Kernphysik</p><p>Linearbeschleuniger</p></li><li><p>63 | Der Large Hadron Collider | Institut fr Experimentelle Kernphysik</p><p>Kreisbeschleuniger</p><p>~</p><p>Wie bringt man Teilchen auf eine Kreisbahn?</p><p> Vorteil: die gleiche Beschleunigungsstrecke mehrmals durchlaufen</p></li><li><p>64 | Der Large Hadron Collider | Institut fr Experimentelle Kernphysik</p><p>Fadenstrahlrhre</p></li><li><p>65 | Der Large Hadron Collider | Institut fr Experimentelle Kernphysik</p><p>Synchrotron</p><p>UA</p><p>Kathode mit Wehnelt-Zylinder Anode</p><p>Homogenes Magnetfeld </p><p>(Dipol)</p><p>UA klein</p><p>UA gro</p><p> Beschleunigung undMagnetfeld synchronhochfahren</p></li><li><p>66 | Der Large Hadron Collider | Institut fr Experimentelle Kernphysik</p><p>Kreisbeschleuniger</p><p>Ablenkmagnet</p><p>Einschleusung</p><p>Beschleunigungsstrecke</p></li><li><p>67 | Der Large Hadron Collider | Institut fr Experimentelle Kernphysik</p><p>LHC-Spiel</p><p>Start (Internetverbindung erforderlich)</p></li><li><p>68 | Der Large Hadron Collider | Institut fr Experimentelle Kernphysik</p><p>LHC und Vorbeschleuniger</p></li><li><p>69 | Der Large Hadron Collider | Institut fr Experimentelle Kernphysik</p><p>Large Hadron Collider</p><p> Maximalenergie: 7 Tera-Elektronenvolt Geschwindigkeit: v=0,999999991 c 2808 Teilchenpakete mit je 1,15 1011 Protonen</p><p> Abstand: 25 ns 40 Millionen Kollisionen pro Sekunde</p></li><li><p>70 | Der Large Hadron Collider | Institut fr Experimentelle Kernphysik</p><p>Large Hadron Collider</p><p> 1232 supraleitende Magnete Magnetfeld: 8,3 T bei 11.850 Ampre Betriebstemperatur: -271 C Lnge: 15 m Gewicht: 35 t Preis: 500.000 CHF</p><p> Transport bei 3 km/h! ...bis zu 15 km weit</p></li><li><p>71 | Der Large Hadron Collider | Institut fr Experimentelle Kernphysik</p><p>Large Hadron Collider</p><p> LHC-Temperatur Klter als das Weltall!</p></li><li><p>72 | Der Large Hadron Collider | Institut fr Experimentelle Kernphysik</p><p>Large Hadron Collider</p></li><li><p>73 | Der Large Hadron Collider | Institut fr Experimentelle Kernphysik</p><p>Large Hadron Collider</p><p> Weitere Daten: Energieverbrauch: 180 MW (= Kanton Genf) 360 MJ Energie gespeichert im Strahl (=ICE bei 200 km/h, </p><p>schmilzt 500 kg Kupfer) Ultrahochvakuum grer als auf dem Mond</p><p>0</p><p>2000</p><p>4000</p><p>6000</p><p>8000</p><p>10000</p><p>12000</p><p>-3000 -2500 -2000 -1500 -1000 -500 0 500 1000 1500 2000</p><p>Time [s]</p><p>MB</p><p> cu</p><p>rre</p><p>nt</p><p>0</p><p>1</p><p>2</p><p>3</p><p>4</p><p>5</p><p>6</p><p>7</p><p>8</p><p>9</p><p>B [T</p><p>]</p><p>Preinjection plateau</p><p>Ramp down</p><p>Start ramp</p><p>Injection</p><p>Beam dump</p><p>Physics PreparePhysics</p><p>Ramp down 18 Mins </p><p>Pre-Injection Plateau 15 Mins </p><p>Injection 15 Mins </p><p>Ramp 28 Mins Squeeze 20 Mins </p><p>Prepare Physics 10 Mins Physics 0 - 20 Hrs </p></li><li><p>74 | Der Large Hadron Collider | Institut fr Experimentelle Kernphysik</p><p>Teilchendetektoren</p></li><li><p>75 | Der Large Hadron Collider | Institut fr Experimentelle Kernphysik</p></li><li><p>76 | Der Large Hadron Collider | Institut fr Experimentelle Kernphysik</p><p>CMS-Detektor</p><p> Lnge: 25 m Hhe: 16 m Gewicht: 12.500 t</p><p> Mitarbeiter: 2310 Wissenschaftler 38 Staaten 175 Institute</p><p>55 aus Karlsruhe</p></li><li><p>77 | Der Large Hadron Collider | Institut fr Experimentelle Kernphysik</p><p>CMS-Detektor</p></li><li><p>78 | Der Large Hadron Collider | Institut fr Experimentelle Kernphysik</p><p>CMS-Detektor</p><p>Strahlrohr</p></li><li><p>79 | Der Large Hadron Collider | Institut fr Experimentelle Kernphysik</p><p>CMS-Detektor</p><p>Spurdetektoren</p></li><li><p>80 | Der Large Hadron Collider | Institut fr Experimentelle Kernphysik</p><p>CMS-Detektor</p><p> Spurdetektoren Streifen und Pixel aus Silizium (=Digitalkamera) Flche: 220 m2</p><p> 60 Millionen elektronische Kanle Lnge: 6 m</p><p>40 Mio. Fotos pro Sekunde</p></li><li><p>81 | Der Large Hadron Collider | Institut fr Experimentelle Kernphysik</p><p>CMS-Detektor</p><p>Spurdetektoren</p></li><li><p>82 | Der Large Hadron Collider | Institut fr Experimentelle Kernphysik</p><p>CMS-Detektor</p><p>Kalorimeter</p></li><li><p>83 | Der Large Hadron Collider | Institut fr Experimentelle Kernphysik</p><p>CMS-Detektor</p><p> Kalorimeter Teilchen regen spezielle</p><p>Materialien zur Lichtemission an Messung der Energie</p><p>Szintillator Lichtleiter</p><p>Photodetektor</p><p>ionisierendes Teilchen</p></li><li><p>84 | Der Large Hadron Collider | Institut fr Experimentelle Kernphysik</p><p>CMS-Detektor</p><p>Kalorimeter</p></li><li><p>85 | Der Large Hadron Collider | Institut fr Experimentelle Kernphysik</p><p>CMS-Detektor</p><p>Spule</p></li><li><p>86 | Der Large Hadron Collider | Institut fr Experimentelle Kernphysik</p><p>CMS-Detektor</p><p>Myonkammern</p></li><li><p>87 | Der Large Hadron Collider | Institut fr Experimentelle Kernphysik</p><p>Kalorimeter</p><p> Myonkammern Gasdetektor = Geiger-Mller-Zhlrohr</p><p>U0</p><p>Signal</p><p>ionisierendes Teilchen</p><p>FllgasAuenelektrode</p><p>Innenelektrode</p></li><li><p>88 | Der Large Hadron Collider | Institut fr Experimentelle Kernphysik</p><p>Kalorimeter</p><p> Myonkammern Vieldraht-Proportionalkammer</p><p>ionisierendes Teilchen</p><p>Kathodendrhte</p><p>Anodendrhte</p></li><li><p>89 | Der Large Hadron Collider | Institut fr Experimentelle Kernphysik</p><p>CMS-Detektor</p></li><li><p>90 | Der Large Hadron Collider | Institut fr Experimentelle Kernphysik</p><p>Bestimmung von Impuls und Ladung</p><p>Br</p></li><li><p>91 | Der Large Hadron Collider | Institut fr Experimentelle Kernphysik</p><p>Bestimmung von Impuls und Ladung</p><p>Br r</p><p>vmBvq</p><p>2=</p><p>ZL FF =</p><p>pvmrBqr==</p></li><li><p>92 | Der Large Hadron Collider | Institut fr Experimentelle Kernphysik</p><p>Technologietransfer</p></li><li><p>93 | Der Large Hadron Collider | Institut fr Experimentelle Kernphysik</p><p>Technologietransfer</p></li><li><p>94 | Der Large Hadron Collider | Institut fr Experimentelle Kernphysik</p><p>Technologietransfer</p><p> World Wide Web</p></li><li><p>95 | Der Large Hadron Collider | Institut fr Experimentelle Kernphysik</p><p>Technologietransfer</p><p> Medipix-Kamera</p></li><li><p>96 | Der Large Hadron Collider | Institut fr Experimentelle Kernphysik</p><p>Technologietransfer</p><p> Teilchenbeschleuniger in derMedizin</p></li><li><p>97 | Der Large Hadron Collider | Institut fr Experimentelle Kernphysik</p><p>Technologietransfer</p><p> Teilchenbeschleuniger in der Industrie Polymerisation von Kunststoffen Sterilisierung von Lebensmitteln und medizinischen Gerten Dotieren von Halbleitern Werkstoffberprfung</p></li><li><p>98 | Der Large Hadron Collider | Institut fr Experimentelle Kernphysik</p><p>Technologietransfer</p><p> Das Grid</p></li><li><p>99 | Der Large Hadron Collider | Institut fr Experimentelle Kernphysik</p><p>Large Hadron Rap</p></li></ul>

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