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LHCb experiment at CERN: Detector Upgrades and Analyses with Electroweak Bosons

English title LHCb experiment at CERN: Detector Upgrades and Analyses with Electroweak Bosons
Applicant Steinkamp Olaf
Number 178969
Funding scheme Project funding
Research institution Physik-Institut Universität Zürich
Institution of higher education University of Zurich - ZH
Main discipline Particle Physics
Start/End 01.06.2018 - 31.05.2023
Approved amount 607'546.00
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Keywords (8)

LHCb; Experimental particle physics; Electroweak bosons; Detector upgrade; CERN; Silicon micro-strip detectors; Physics analyses; LHC

Lay Summary (German)

Lead
LHCb ist eines der großen Experimente am LHC des CERN. Das Hauptziel des Experiments ist, Zerfälle schwerer Quarks zu studieren. Das Experiment sammelt seit 2011 sehr erfolgreich Daten, die zu bereits mehr als 400 Publikationen in wissenschaftlichen Zeitschriften geführt haben. In den Jahren 2019/2020 soll LHCb einen Upgrade erfahren, um Daten mit höherer Rate und noch höherer Effizienz sammeln zu können. Weiterere Upgrades werden für 2023/2024 und 2030 ins Auge gefasst. Solch langfristige Planung ist aufgrund der Größe der Projekte in der Teilchenphysik notwendig. Die bereits genommenen Daten zeigen, dass mit LHCb sehr interessante Messungen gemacht werden können, die weit über das ursprüngliche Ziel hinausgehen. Insbesondere erlauben Analysen von Ereignissen, in denen W und Z Bosonen erzeugt wurden, eine genauere Bestimmung der Struktur des Protons. Hierzu publizierte Ergebnisse sind mit großem Interesse aufgenommen worden und weitere Ergebnisse werden mit Ungeduld erwartet.
Lay summary
Ein guter Teilchenphysiker sollte immer in drei Projekten involviert sein: erstens in einem Projekt in der Exploitationsphase, welches Daten für Analysen und Publikationen liefert, zweitens in einem Projekt welches sich in der Aufbauphase befindet und dann Daten liefern wird, wenn das erste Projekt ausläuft, und drittens in einem Projekt, welches sich in der Planungsphase befindet, um die langfristige Zukunft der Forschungsaktivität sicherzustellen. Entsprechend umfasst unser Forschungsprojekt drei Aspekte: erstens die Teilnahme an der Auswertung aktueller vom LHCb Experiment gesammelter Daten, mit Schwerpunkt auf Analysen, welche zu einem verbesserten Verständnis der Struktur des Protons beitragen können; zweitens die Teilnahme an dem laufenden Upgrade des LHCb Experiments, wo wir insbesondere Verantwortung in der Entwicklung der Auslese- und Kontrollsysteme für einen Detektor zur Rekonstruktion der Spuren langlebiger geladener Teilchen übernommen haben; und drittens in der Vorbereitung zukünftiger Upgrades, insbesondere Studien zur Entwicklung eines neuartigen Spurdetektors, der nebst Orts- auch Zeitinformation liefern kann. Aufgrund der uns zugestandenen Mittel werden wir leider nur einen Teil des geplanten Programms umsetzen können und werden uns zunächst auf die Upgradeaktivitäten konzentrieren.
Direct link to Lay Summary Last update: 07.05.2018

Responsible applicant and co-applicants

Employees

Associated projects

Number Title Start Funding scheme
201480 FLARE 2021-2022: Operation and upgrade of the LHCb experiment 01.04.2021 FLARE
166915 FLARE 2016: Operation and upgrade of the LHCb experiment 01.04.2016 FLARE
159948 Experimental Particle Physics with the LHCb detector at Cern 01.04.2015 Project funding
166914 FLARE: Maintenance & Operation for the LHC Experiments 2016 01.04.2016 FLARE
185050 High Precision Flavour Physics at LHCb 01.04.2019 Project funding

Abstract

LHCb is one of the four large experiments at CERN’s Large Hadron Collider (LHC). The layout of the detector was optimized for the main goal of the experiment, which is to challenge the Standard Model of particle physics by performing precise measurements of CP violating observables and rare decays of b and c hadrons. However, this layout also provides unique access to measurements of important Standard-Model physics parameters in a hitherto unexplored kinematic region. LHCb measurements of QCD observables and observables involving Electroweak Gauge Bosons have met with considerable interest in the particle-physics community and have ensured excellent visibility of the collaboration beyond the confines of the heavy-flavour physics community.The collaboration is preparing a major upgrade of the detector and readout system to be installed during the next long shutdown (LS2) of the LHC in 2019/2020. As part of this upgrade, the LHCb tracking system will be replaced by detectors of finer granularity and with newly developed readout electronics that will allow to read out all events at the full LHC collision rate. Looking further ahead, the LHCb collaboration submitted an Expression of Interest for a Phase-II upgrade. R&D on silicon detectors with excellent timing resolution for such an upgrade is starting.The two proponents of this funding request have been leading members of the UZH group in LHCb since 1999 and 2000, respectively. We have played a crucial part in establishing the UZH group within LHCb and ensuring its excellent visibility within the collaboration. We have assumed various coordinating roles and important positions of responsibility within the LHCb collaboration. We have been co-applicants of all of Prof. Straumann’s SNF requests.We ask for financial support to hire two PostDocs and two PhD students to be able to continue and strengthen our successful involvement in analyses of electroweak observables and in the LHCb tracking system and its upgrades. We ask for one PostDoc to concentrate on physics analyses and one PostDoc to concentrate on the upgrades of the LHCb tracking detectors. One PhD student will contribute to physics analyses and to the phase-I upgrade, and one PhD student will contribute to physics analyses and to R&D for a phase-II upgrade.
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