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Masterarbeiten

Die einjährige Masterarbeit gliedert sich einen Vorbereitungsteil (Modul „physics910“), einen Kurs zu Methoden und Projektplanung (Modul „physics920“) und die eigentliche Projektarbeit (Modul „physics930“). Sie stellt den Abschluss des Masterstudiums dar. In unserer Gruppe können sie alle drei Teile absolvieren und sich dabei mit einer von verschiedenen interessanten Fragestellungen auseinandersetzen. Lesen Sie hier, welche Themen wir für Masterarbeiten anbieten.

Mögliche Themen

Sie haben Interesse, selbst zu der Vermessung der Eigenschaften des Higgs-Bosons beizutragen? Oder selbst nach Phänomenen zu suchen, die wir noch nicht kennen oder vielleicht noch nicht einmal erwartet haben? Mit einer Masterarbeit im Rahmen unserer Gruppe bietet sich Ihnen diese Möglichkeit. Unten finden Sie Beispiele dafür:

Masterarbeit im Bereich der Tau-Lepton Rekonstruktion und deren Anwendungen bei ATLAS

Das Tau-Lepton ist das schwerste Lepton im Standardmodell. Als solches zerfällt es sofort nach der Produktion in leichtere Leptonen oder Hadronen. Daher erfordert seine Rekonstruktion wesentlich mehr Aufwand als für andere Leptonen. Gleichzeitig ist das Tau-Lepton physikalisch sehr interessant: Als schwerstes Lepton bietet es viele einzigartige Möglichkeiten, neue Phänomene zu finden: Zum Beispiel im Zerfall des Higgs-Bosons in Tau-Leptonen, und bei vielen spannenden Ideen interessanter, aber noch nicht entdeckter Physik, wie etwa der Supersymmetrie.

Analyse der Daten des ATLAS-Experiments

Mit dem ATLAS-Experiment am Large Hadron Collider am CERN suchen wir nach Zeichen für Physik jenseits des Standardmodells. Es bieten sich vielfältige Möglichkeiten z. B. bei der Suche nach Supersymmetrie.

Supersymmetrie (SUSY) stellt immer noch eine sehr attraktive Möglichkeit dar, um Herausforderungen im Standardmodell sowohl experimenteller Art (z. B. dunkle Materie) als auch theoretischer Art („Hierarchieproblem“) zu lösen. Wir suchen nach Supersymmetrie mit τ-Leptonen im Endzustand, was einen sehr herausfordernden Endzustand darstellt. Sensitivitätsstudien, Entwicklung neuer Selektionen und datenbasierte Untergrundabschätzungen sind typische Interessante Masterarbeitsthemen aus diesem Bereich.

Ein anderes interessantes Feld stellen Präzisionsmessungen im Standardmodell dar, bei uns auch mit τ-Leptonen im Endzustand. Hier wäre die Messung der τ-Polarisaton im Zerfall Z → τ⁺τ⁻ ein interessantes Beispiel, denn dieser Prozess stellt den wichtigsten Untergrund für H → τ⁺τ⁻ dar und muss daher exzellent verstanden sein, wenn die im Vergleich zum Z-Zerfall unterschiedliche Polarisation der τ-Leptonen bei der Suche ausgenutzt werden soll.

Bei Interesse kontaktieren Sie bitte: Dr. Philip Bechtle, Prof. Klaus Desch

Software-Entwicklung am ATLAS-Experiment

Teilchenphysikexperimente wie ATLAS benötigen komplexe Software zur Rekonstruktion und Analse der Daten des Experiments. Unsere Gruppe arbeitet an der Rekonstruktionssoftware für τ-Lepton-Zerfälle.

Im Rahmen einer Masterarbeit können schon aufwändigere Entwicklungsarbeiten an der τ-Lepton-Rekonstruktion vorgenommen werden. Mögliche interessante Themen sind die Untersuchung der Auswirkungen von Optimierungen der Selektion auf die Beobachtbarkeit der τ-Polarisation, die Reduzierung der Abhängigkeit der Ergebnisse von der Zahl der simultanen Wechselwirkungen im Ereignis oder der detailllierte Vergleich von Ergebnissen in Daten und Simulation mit dem Ziel der Verbesserung der Präzision der Simulation.

Bei Interesse kontaktieren Sie bitte: Dr. Peter Wagner, Dr. Philip Bechtle, Prof. Klaus Desch

Masterarbeit im Bereich Detektorentwicklung

In den vergangenen zehn Jahren gab es große Fortschritte bei der Entwicklung neuer Gasverstärkungstechnologien. So werden z. B. feine Netzgitter mit Hilfe moderner Nachbearbeitungsverfahren auf speziell entwickelte Auslesechips (Timepix) integriert. Diese sogenannten InGrid-Detektoren erreichen in einem kleinen Teil des Auslesebereiches ausgezeichnete Orts- und Energieauflösungen. Am Rand des Auslesebereiches kommt es allerdings zu starken Feldverzerrungen. Wir suchen einen Masterstudenten, der eine neue Detektorgeometrie mit stark reduzierten Feldverzerrungen aufbaut und untersucht. Hierfür soll ein dünnes Gitter über das InGrid gespannt und auf das richtige elektrische Potential gelegt werden.

Software im Bereich Detektorentwicklung

Unser Team entwickelt hochauflösende gasgefüllte Detektoren für Experimente der Teilchenphysik. Wir können mit diesen Detektoren einzelne Elektronen entlang der Ionisationsspur nachweisen. Um die Ortsbestimmung der Spuren weiter zu verbessern, müssen wir höherenergetische Elektronen (δ-Elektronen) sowie Streuung an Atomkernen („kinks“) identifizieren.

Interpretation von Messungen in Modellen neuer Physik

Die Experimente am Large Hadron Collider (LHC) in Genf haben schon faszinierende Ergebnisse ermöglicht, so wurde ein Higgs-Boson gefunden und viele Modelle von Physik jenseits des Standardmodells signifikant eingeschränkt. Mit dem Projekt „Fittino“ arbeiten wir an der Interpretation all dieser und anderer Messungen in der Supersymmetrie (SUSY) und anderen effektiven Modellen neuer Physik.

Ein Arbeitsfeld an der Grenze zwischen experimenteller Messung und der theoretischen Berechnung von Modellen stellt die „Interpretation“ von Ergebnissen in sogenannten „Global Fits“ dar. Alle verfügbaren sensitiven Messungen auf ein bestimmtes Modell werden dabei mit den Modellvorhersagen für alle möglichen Parameterwerte dieses Modells konfrontiert, wobei die besten Werte der Parameter gesucht werden.

Ein Framework für solche Fits ist „Fittino“, das bei uns entwickelt wurde. Wir suchen damit nach sensitiven Abweichungen der Daten vom Standardmodell, die erst in der statistischen Kombination vieler Messungen sichtbar werden, oder versuchen, Modelle neuer Physik auszuschließen. Ein typisches Thema wäre hier die Implementierung eines neuen Modells, die Durchführung der Fits und die Interpretation der Ergebnisse.

Bei Interesse kontaktieren Sie bitte: Dr. Philip Bechtle, Prof. Klaus Desch

Studien zu Physik am International Linear Collider

Der International Linear Collider (ILC) ist ein geplanter Linearbeschleuniger für Elektron-Positron-Kollisionen mit Schwerpunktsenergien von 250 bis 1000 GeV. Dies erlaubt Präzisionsmessungen des Higgs-Sektors, des restlichen Standardmodells und die Suche nach neuer Physik.

Der ILC ist ein Projekt mit einer Chance auf Realisierung in Japan innerhalb einer weiteren Zeitspanne von etwa 10 Jahren. Trotz dieser langen Zeit ist es notwendig, schon jetzt intensive Studien zu möglichen Messungen an einer solchen Maschine durchzuführen, da in dieser Zeit die Strahlführung und der Detektor fertig entwickelt werden (siehe mögliche Arbeitsgebiete), woran unsere Gruppe auch beteiligt ist. Daher ist es wichtig, die erwartete Leistung des Detektors an die zu erwartende Physik anzupassen. Unsere Schwerpunkte liegen hier auf Präzisionsphysik mit dem Higgs-Boson, um Eigenschaften wie die Selbstkopplung und die totale Breite direkt und modellunabhängig zu messen.

Bei Interesse kontaktieren Sie bitte: Dr. Philip Bechtle, Prof. Klaus Desch

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