Emmy-Noether Young Investigator Group:
Compton Polarimetry and Search for Dark Matter at the International Linear Collider (2006-2011)
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Nach neusten Erkenntnissen macht die uns bekannte Materie lediglich 4.6% der Materiedichte des Universums aus. Die Frage nach der Natur der anderen beiden Komponenten, der Dunklen Energie und der Dunklen Materie , steht im Schnittpunkt von Kosmologie und Teilchenphysik. Kandidaten für schwach wechselwirkende, massive Teilchen (WIMPs), welche die Dunkle Materie bilden könnten, werden von einer Vielzahl von Erweiterungen des Standardmodells der Teilchenphysik vorhergesagt.
Der in Planung befindliche International Linear Collider (ILC) bietet
hervorragende
Bedingungen, um solche Teilchen nachzuweisen und ihre Eigenschaften so genau zu bestimmen, dass daraus die Natur und die Parameter der zugrundeliegenden Theorie abgeleitet werden können. Im Rahmen dieses Forschungsvorhabens wurde die Sensitivität des ILC auf WIMPs in verschiedenen Modellen untersucht, um die Anforderungen an Beschleuniger und Detektor für einen möglichst guten Nachweis von WIMPs zu präzisieren. Daraus sind neben diversen Zeitschriftenpublikationen (s.u.) auch etliche Beiträge zum Letter of Intent des ILD-Experiments und zum Technical Design Report für den ILC entstanden.
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Die Polarisation der Strahlen am ILC wird ein wichtiges Instrument sein, um Untergrundprozesse zu unterdrücken, Signalprozesse anzureichern und Eigenschaften neuer Teilchen zu bestimmen. Hierfür muss die Polarisation beider Strahlen mit bisher nicht erreichter Genauigkeit von ca. 0.25% gemessen werden.
Die bisherigen Überlegungen, wie ein Compton-Polarimeter in das Beam Delivery System des ILC intergriert werden kann, sollen
konkretisiert werden. Speziell soll ein Prototyp für den Detektor, der die Compton-gestreuten Elektronen nachweisen kann,
entwickelt und im Teststrahlbetrieb am DESY und bei ELSA überprüft werden. Das aktuelle Gesamtkonzept für Polarisations-- und Strahlenergiemessung am ILC ist in dieser Veröffentlichung beschrieben und hat
ebenfalls in den Technical Design Report für den ILC Eingang gefunden.
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PhD Theses completed in this group
- A. Vauth, "A Quartz Cherenkov Detector for Polarimetry at the ILC", Universität Hamburg, 2014
- B. Vormwald, "From Neutrino Physics to Beam Polarisation - a High Precision Story at the ILC", Universität Hamburg, 2014
- M. Beckmann, "Spin Transport at the International Linear Collider and its Impact on the Measurement of Polarization", Universität Hamburg, 2013
- C. Bartels, "WIMP Search and a Cherenkov Detector Prototype for ILC Polarimetry", Universität Hamburg, 2011
- C. Helebrant, "In Search of New Phenomena using Polarization - HERA and ILC", Universität Hamburg, 2009
Diploma Theses completed in this group
- M.Beckmann, "Verbesserung der WW/ZZ-Unterscheidung am ILC durch Berücksichtigung von Photonabstrahlung in kinematischen Fits", Leibniz Universität Hannover, May 2009
- O. Stempel, "Messung der stau-Masse am ILC", Universität Hamburg, March 2009
- U. Velte, "Aufbau eines Teststandes für Photodetektoren und Teststrahlmessungen für die Strahlpolarisationsmessung am ILC", Leibniz Universität Hannover, February 2008
- C. Bartels, "Model-Independent WIMP Searches at the International Linear Collider", Universität Hamburg, February 2007
DESY Summer Student Projects in this group
- L. Dai, "Energy Resolution Parameterisation for Fast Simulation", 2011
- K. Voller, "Analysis of Testbeam Data recorded with a Cherenkov Detector Prototype", 2010
- M. Montull, "Forward Veto MARLIN Processor for the ILC Beam Calorimeter", 2008
- M. Beckmann, "Simulation Studies for a Polarimeter at the International Linear Collider (ILC)", 2007
- D. Asmus, "Simulation of the Compton--Polarimeter for the International Linear Collider", 2006
Journal Publications of this project
- B. Vormwald, J. List and A. Vauth "A calibration system for Compton polarimetry at e+e- linear colliders", JINST 11 (2016) no.01, P01014
- A. Vauth, J. List and B. Vormwald "A Quartz Cherenkov Detector for Compton-Polarimetry at Future e+e- Colliders", JINST 10 (2015) no.05, P05014
- M. Beckmann, J. List, A. Vauth and B. Vormwald "Spin Transport and Polarimetry in the Beam Delivery System of the International Linear Collider", JINST 9 (2014) P07003
- C. Bartels, M. Berggren and J. List, "Characterising WIMPs at a future e+e- Linear Collider", Eur.Phys.J. C72 (2012) 2213
- C. Bartels, J. Ebert, A. Hartin, C. Helebrant, D. Käfer and J. List, "Design and Construction of a Cherenkov Detector for Compton Polarimetry at the ILC", JINST 7 (2012) P01019
- M. Beckmann and J. List, "Spin tracking studies for polarimetry at the ILC", J.Phys.Conf.Ser. 295 (2011) 012134
- D. Käfer, C. Bartels, C. Helebrant and J. List, "Cherenkov detector prototype for ILC polarimetry", J.Phys.Conf.Ser. 295 (2011) 012139
- A. Hartin, "Full quantum treatment of spin-dependent beam-beam processes at linear colliders", J.Phys.Conf.Ser. 295 (2011) 012158
- M. Beckmann, B. List and J. List, "Treatment of Photon Radiation in Kinematic Fits at Future e+e- Colliders", Nucl. Instrum. Meth. A 624 (2010) 184
- P. Bechtle, M. Berggren, J. List, P. Schade and O. Stempel, "Prospects for the study of the stau-system in SPS1a' at the ILC", Phys. Rev. D 82 (2010) 055016
- C. Bartels, A. Hartin, C. Helebrant, D. Käfer and J. List, "Precision Polarimetry at the ILC: Concepts, Simulations and Experiments", Nucl. Instrum. Meth. A 623 (2010) 570
- S. Boogert et al., "Polarimeters and Energy Spectrometers for the ILC Beam Delivery System", JINST 4 (2009) P10015
- A. Hartin, "On the equivalence of semi-classical methods for QED in intense external fields", J.Phys.Conf.Ser. 198 (2009) 012004
- C. Helebrant, "Evaluation of different photodetector types for an ILC polarimeter", Nucl.Instrum.Meth. A610 (2009) 387-389
Selected preprints and design reports
- I. Bailey et al, "Time evolution of ground motion-dependent depolarisation at linear colliders", arXiv:1108.6275 [physics.acc-ph]
- ILD Concept Group, "ILD Letter of Intent", arXiv:1006.3396 [hep-ex]
- B. Aurand et al, "Beam Polarization at the ILC: The Physics Impact and the Accelerator Solutions", arXiv:0903.2959 [physics.acc-ph]
- C. Bartels, C. Helebrant, D.Käfer, J.List, "Compton Cherenkov Detector Development for ILC Polarimetry", arXiv:0902.3221 [physics.ins-det]
- M. Berggren, N. d'Ascenzo, P. Schade, O. Stempel, "Summary of ILD performance at SPS1a'", arXiv:0902.2434 [hep-ex]
- J. List, D. Käfer, "Improvements to the ILC Upstream Polarimeter", arXiv:0902.1516 [physics.ins-det]
- C. Bartels, J. List, "WIMP Searches at the ILC using a model-independent Approach", arXiv:0901.4890 [hep-ex]
- C. Helebrant, J. List, D. Käfer, "Precision Polarimetry at the International Linear Collider", arXiv:0809.4485 [physics.ins-det]
- B. Aurand et al, "Executive Summary of the Workshop on Polarization and Beam Energy Measurements at the ILC", arXiv:0808.1638 [physics.acc-ph]
- J. Brau et al [ILC Collaboration], "ILC Reference Design Report Volume 1 - Executive Summary", arXiv:0712.1950 [physics.acc-ph]
- G. Aarons et al [ILC Collaboration], "ILC Reference Design Report Volume 2 - Physics at the ILC", arXiv:0709.1893 [hep-ph]
- N. Phinney et al [ILC Collaboration], "International Linear Collider Reference Design Report Volume 3 - Accelerator"
- T. Behnke et al [ILC Collaboration], "ILC Reference Design Report Volume 4 - Detectors", arXiv:0712.2356 [physics.ins-det]
- K.O. Eyser, C. Helebrant, D. Käfer, J. List, U. Velte, "Simulation Studies and Detector Scenarios for an ILC Polarimeter">, arXiv:0709.2859 [physics.ins-det]
- D. Käfer, K.O. Eyser, C. Helebrant, J. List, U. Velte, "Test Stand Measurements for an ILC Polarimeter", arXiv:0709.2683 [physics.ins-det]
- C. Bartels, J. List, "Model-independent WIMP searches at the ILC", arXiv:0709.2629 [hep-ex]
- J. List, "Physics at the International Linear Collider", hep-ex/0605087
Last update: 5.3.2011 J. List
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