Diplom- und Masterarbeiten bei DESY in Zeuthen
Mit der Inbetriebnahme des Large Hadron Collider (LHC) am CERN Ende 2009 beginnt eine neue Ära in der Teilchenphysik. Das Deutsche Elektronen-Synchrotron DESY bietet im Rahmen seiner Beteiligung am ATLAS-Experiment am LHC Diplom- und Masterarbeiten an. Am DESY-Standort Zeuthen arbeitet die ATLAS-Gruppe am Trigger, am Luminositätsmonitor ALFA und am Silizium-Pixeldetektor. In der Datenanalyse liegen unsere Schwerpunkte in der Minimum-Bias-Physik, der Top-Physik und der Suche nach Physik jenseits des Standardmodells der Teilchenphysik. Darüber hinaus betreiben wir Forschungs- und Entwicklungsarbeit für ein Upgrade des ATLAS-Detektors für die Phase des super-LHC (sLHC), in der der LHC mit zehnmal höherer Luminosität betrieben werden soll.
Bei Interesse wenden Sie sich bitte an Klaus.Moenig@desy.de , Ulrich.Husemann@desy.de oder Hermann.Kolanoski@desy.de
Weitere Hinweise:
Angebote für Bachelorarbeiten in der DESY-ATLAS-Gruppe finden sich auf den offiziellen Seiten der HU Berlin.
Wir arbeiten eng mit den Gruppen der Experimentellen Elementarteilchenphysik an der HU Berlin zusammen. Dort werden ebenfalls Bachelor-, Diplom- oder Masterarbeiten angeboten.
Derzeit stehen bei DESY folgende Themen für eine Diplom- oder Masterarbeit zur Auswahl:
Hardwarearbeiten
Bau und Test von Siliziumdetektor-Modulen für das ATLAS-Upgrade
Für den sLHC sollen der komplette Spurdetektor des ATLAS-Experiments durch neue Detektoren ersetzt werden, die ausschließlich auf Silizium-Technologie beruhen. In der derzeitigen Forschungs- und Entwicklungsphase wird u.a. Prototypen für alle Detektorelemente gebaut. DESY beteiligt sich am Bau von Prototyp-Module für das Upgrade des Semiconductor Tracker (SCT). In einer Diplom- oder Masterarbeit sollen am Bau dieser Prototyp-Module mitgewirkt werden, wobei ein besonderer Schwerpunkt auf detaillierten Tests der Siliziumsensoren und der fertigen Module liegen soll.
Untersuchung von Konzepten zur Stromversorgung zukünftiger Siliziumdetektoren
Die neuen Spurdetektoren für den sLHC sollen höhere Auflösungen als die derzeitigen Detektoren bieten, gleichzeitig aber eine geringerer Leistungsaufnahme besitzen und aus weniger "totem" Material bestehen. Dies ist nur mit neuen Konzepten der Stromversorgung machbar, wie z.B. der DC-DC-Kopplung oder der seriellen Stromversorgung. Ähnliche Konzepte sollen auch für zukünftige Detektoren an Linearbeschleunigern Anwendung finden. Im Rahmen einer Diplom- oder Masterarbeit sollen verschiedene Ansätze zur Stromversorgung von Siliziumdetektoren untersucht und ggf. alternative Ansätze entwickelt werden.
Teststrahluntersuchungen von Pixeldetektormodulen für das ATLAS-Upgrade
Im Rahmen der Forschungs- und Entwicklungsarbeiten für ein Upgrade des ATLAS-Experiments werden derzeit neue Silizium-Pixelmodule entwickelt, die den Anforderungen des sLHC entsprechen müssen. Mit dem Elektron-Teststrahl bei DESY in Hamburg können wichtige Eigenschaften der Pixelmodule genau untersucht werden, z. B. die Ladungssammlungseffizienz. In einer Diplom- oder Masterarbeit soll ein Versuchsaufbau erarbeitet werden, mit dem Pixelmodule mithilfe des EUDET-Strahlteleskops detailliert vermessen werden. Die Arbeit soll darüber hinaus Datennahme und Auswertung der Daten umfassen.
Physikanalyse
Untersuchung von Minimum-Bias-Ereignissen in ATLAS
"Minimum-Bias"-Ereignisse sind QCD-Ereignisse mit niedrigem Transversalimpuls und hohem Wirkungsquerschnitt. Bei hoher Luminosität treten beim LHC bis zu 15 solcher Ereignisse pro bunch crossing auf und stellen somit einen bedeutenden Untergrund bei der Suche nach neuer Physik dar. In der Anfangsphase von ATLAS ist die Luminosität so niedrig, dass diese Ereignisse einzeln auftreten und detailliert untersucht werden können. In einer Diplom- oder Masterarbeit sollen Minimum-Bias-Ereignisse in den ersten Daten mit Simulationsrechnungen verglichen werden.
Studie von W+jets- und Z+jets-Ereignissen in ATLAS
Die Produktion von W-Bosonen zusammen mit Jets von Hadronen ("W+jets") ist ein wichtiger Untergrund für viele Physikprozesse am LHC, z. B. für die Top-Quark-Produktion. Ein genaues Verständnis vom W+jets-Ereignissen ist daher unumgänglich. Z+jets-Ereignisse sind von der Physik her sehr ähnlich, jedoch leichter zu rekonstruieren, da beim leptonischen Z-Zerfall kein Neutrino dem Detektor "ungesehen" entkommt. Beide Ereignisklassen eignen sich außerdem sehr gut, den Detektor zu verstehen, z. B. die Skala der hadronischen Energie zu messen. Ziel der Diplom- oder Masterarbeit ist es, im geschickten Zusammenspiel zwischen den ersten Daten und Simulationsrechnungen die Wirkungsquerschnitte für die W+jets- und Z+jets-Produktions zu bestimmen.
Studie von ttbar Resonanzen in ATLAS
Einige Modelle neuer Physik sagen schwere Resonanzen voraus, die in top-antitop zerfallen. Die Wirkungsquerschnitte sind so groß, dass sie evntuell schon im ersten Jahr gefunden werden können. Im Rahmen einer Diplom- oder Masterarbeit kann an der Suche nach solchen Resonanzen mitgearbeitet werden. Insbesondere sollten verschiedene Jet-Algorithmen zur Top-Rekonstruktion verglichen werden und die Übergangsregion sollte untersucht werden, in der die drei Jets des Top Zerfalls nich mehr getrennt rekonstruiert werden können.
Arbeiten beim Luminositätsdetektor ALFA
Messung von Effektivität und Ortsauflösung der ALFA-Spurdetektoren
Der ALFA-Detektor registriert die Kleinwinkelstreuung von Protonen zwecks eine absoluten Luminositätsmessung mit geringst möglichem Fehler. Der erste komplette ALFA-Spurdetektor wurde im Sommer 2008 im CERN Teststrahl H8 vermessen und zeigte eine unerwartet niedrige Effizienz. Ein nächster Prototyp mit wesentlichen Verbesserungen der Ausleseelektronik ist in Vorbereitung und wird (wahrscheinlich) im Sommer/Herbst 2009 im Teststrahl untersucht werden. Die Analyse dieser Daten kann auf vorhandene Programme, die natürlich modifiziert werden müssen, aufbauen. Die Ergebnisse könnten Ende 2009 / Anfang 2010 vorliegen und sollten die notwendige Qualität für eine gute Messung der Luminosität aufweisen.
Simulation der Protonstreuung für die ALFA-Detektoren
Für die Luminositätsmessung ist ein spezielle "high-beta" LHC-Optik notwendig. Für die Berechnung der Luminosität ist ein sehr gutes Verständnis der Proton-Stahlführung vom Wechselwirkungspunkt bis zu den ALFA-Detektoren notwendig. Alle möglichen Abweichungen von den idealen Bedingungen wie z.B. Detektorpositionen, Abweichungen des Strahl vom Sollwert usw. müssen in die Berechnung der Luminosität einfließen. Entsprechende Monte Carlo Programme sind in der Entwicklung und müssen für diese Fragestellungen verwendet bzw. im Rahmen der ATLAS Software weiterentwickelt werden.