Run 3 von LHCb am LHC: CP-Verletzung und seltene B-Zerfälle - LHCb: Upgrade und Run III

Abstract

Im Förderungszeitraum wurde das Upgrade des LHCb Detektors (Upgrade 1) erfolgreich abgeschlossen. Insbesondere hat die AG Albrecht bis zum Versterben von Prof. Spaan in enger Kollaboration mit Prof. Spaan maßgeblich zur erfolgreichen fristgerechten Fertigstellung des LHCb SciFi Detektors beigetragen, mit 320 qm dem größten je in dieser Technologie realisierten Detektor. In den Jahren 2022 bis 2024 wurde der SciFi Detektor in Betrieb genommen und kalibriert, die AG Albrecht trug hierzu maßgeblich bei, etwa durch eine führende Rolle beim Alignment, bei der Konsolidierung des Auslesesystems, der Pflege der optischen Auslesesystems mit 20 TBit/s Bandbreite, Verantwortung für das Niederspannungssystem, sowie ab 2023 wesentliche Beiträge für ein ständig verfügbares Datenüberwachungssystem (online Monitoring). Der von der AG Albrecht alleinig verantwortete Beam Condition Monitor (BCM) wurde vollständig überarbeitet. So wurden alle Diamantsensoren ersetzt und ein völlig neues Datenerfassungssystem für den BCM entwickelt und installiert. Die Entwicklung und fehlerfreie Inbetriebnahme des BCM-Auslesesystems (MIBAD) wurde mit einem LHCb Technical Award (Dr. Bieker) ausgezeichnet. Das Real Time Analysis Projekt (RTA) welches die Rolle des Triggers übernimmt, wurde unter wesentlicher Beteiligung der AG Albrecht realisiert, wobei neben der Entwicklung innovativer Spurfindungsalgorithmen zu Ende der Förderperiode die effiziente und robuste Integration in das Datenerfassungssystem im Fokus stand. Mit Hilfe der nun für die Ereignisselektion durch RTA zur Verfügung stehenden Spurinformation konnte die Selektionseffizienz für viele wichtige Zerfallskanäle um Faktoren zwei bis drei verbessert werden, wodurch sich die für die entsprechenden Physikanalysen zur Verfügung stehende Ereignisstatistik entsprechend deutlich erhöht. Die oben beschriebenen Leistungen sowie ein enormes Engagement der AG Albrecht beim Leisten von Schichten für die Strahlzeiten in den Jahren 2022 bis 2024 haben ganz entscheidend dazu beigetragen, dass zum Ende der Förderperiode das neue LHCb Detektorsystem sehr hochwertige Messdaten liefern kann. Zum jetzigen Zeitpunkt sind wir sehr zuversichtlich bereits zu den Winterkonferenzen 2024/25 wissenschaftliche Publikationen an Hand der in 2024 aufgenommenen LHCb Messdaten vorstellen zu können. Abschließend sei erwähnt, dass die AG Albrecht maßgeblich in die Vorbereitungen einer weiteren Konsolidierung des LHCb Detektors (Upgrade 2) eingebunden ist. In diesem Zusammenhang wird als neues zentrales Spurkammersystem ein großer innerer Pixeldetektor in Verbindung mit einem überarbeiteten SciFi-Detektor geplant. Die AG Albrecht ist stark im Planungsprozess eingebunden und hat Verantwortung für die Integration der Auslese und Teile des Pixeldetektors übernommen. Studien zur Simulation des neuen Detektorsystems, zur Auslese, Charakterisierung und Qualitätskontrolle der Pixeldetektorchips, sowie zur Auslese über elektrische und optische Datenverbindungen werden im Rahmen von Doktor-, Master- und Bachelorarbeiten an der AG Albrecht durchgeführt. Für eine weitere Verbesserung des BCM Systems wurden im Rahmen von Bachelor und Masterarbeiten zahlreiche Studien zu einer neuen hoch zeitauflösenden Diamantdetektorauslese durchgeführt. In der beschriebenen Förderperiode wurden von der AG Albrecht einige der meist-beachteten Physik-Ergebnisse des LHCb Experimentes fertig gestellt und publiziert, inklusive der weltbesten Messungen zur 𝐵-Oszillation (Nature Physics), den CKM Winkeln 𝛾 und sin(2 𝛽) , die Klärung der Frage nach Verletzung von Lepton-Flavor-Universalität (𝑅 und 𝑅 ∗) sowie die Messung der sehr seltenen Zerfälle B( d, s) → 𝜇+ 𝜇-.