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Abschlussarbeiten im CMS Projekt des 3. Physikalischen Instituts B


In den CMS-Forschungsgruppen unseres Instituts besteht die Gelegenheit, Abschlussarbeiten (Bachelor- und Masterarbeiten) anzufertigen. Eine Übersicht über mögliche Themengebiete finden Sie auf dieser Seite.


Messung der Top-Ladung
Higgs-Zerfall in Myon und Tau

Physik-Analyse mit dem CMS-Experiment


Am europäischen Teilchenphysiklabor CERN in Genf werden seit 2010 Proton-Proton-Kollisionen bei den höchsten Schwerpunktsenergien mit dem CMS-Experiment aufgezeichnet.

An unserem Institut werden wichtige Physikanalysen, wie die Messungen der Parameter des Top-Quarks und Studien von Ereignissen mit Tau-Leptonen im Endzustand, durchgeführt.

Die Physik der Top-Quarks bleibt auch in den kommenden Jahren eines der zentralen Themen am LHC. Die aufgezeichnete Datenmenge ermöglicht sowohl eine präzise Vermessung der physikalischen Eigenschaften des top-Quarks als auch eine Suche nach Phänomenen jenseits des Standardmodells bis zu Energieskalen weit im TeV-Bereich. Viele interessante Fragestellungen verknüpfen beide Aspekte, die Messung intrinsischer Eigenschaften des top-Quarks und die Suche nach neuer Physik.

Tau-Leptonen treten in vielen interessanten Reaktionen am LHC auf. Leider sind sie wegen der im Zerfall auftretenden Neutrinos experimentell schwierig zu rekonstruieren. Hadronisch zerfallende Tau-Leptonen werden in der Regel als eng kollimierter Jet mit niedriger Multiplizität behandelt. Algorithmen zur Identifikation derartiger Objekte auf dieser Basis sind in CMS verfügbar und werden in unserer Gruppe mit entwickelt. Unsere Gruppe ist an der Analyse von interessanten Ereignissen mit Tau-Leptonen beteiligt, darunter Higgs-Zerfälle in zwei Tau-Leptonen. Insbesondere bei der Suche nach SUSY spielen auch Ereignisse eine Rolle, bei denen sowohl Top-Quarks als auch Tau-Leptonen auftreten.

Sie arbeiten mit an der Erforschung neuer Phänomene der Elementarteilchen und studieren interessante Physik an der Grenze des heutigen Wissens. Im Bereich der objektorientierten Software-Entwicklung lernen Sie Monte-Carlo-Methoden, Techniken der statistischen Datenanalyse und weltweit verteiltes Rechnen auf dem GRID vor dem Hintergrund eines modernen Hochenergiephysik-Experiments kennen.

Bei Interesse an einer Abschlussarbeit kommen Sie bitte einfach bei uns vorbei.

Tau-Physik
Kontakt: Ian Nugent, Achim Stahl
Mögliche Themen für Abschlussarbeiten finden Sie hier.

Top-Physik
Kontakt: Heiko Geenen, Achim Stahl
Mögliche Themen für Abschlussarbeiten finden Sie hier.

Silizium Photomultiplier

Detektor-Entwicklung für das CMS-Experiment für den Betrieb am Super-LHC

 

Silizium-Photomultiplier (SiPM) sind halbleiterbasierte Lichtdetektoren, die gegenüber klassischen Photomultipliern zum Photon-Nachweis mehrere Vorteile haben: Höhere Photon-Nachweiswahrscheinlichkeit, bessere Zeitauflösung, geringere Leistungsaufnahme pro aktiver Fläche, erheblich geringere Bautiefe, geringe Versorgungsspannung, mechanische Unempfindlichkeit und Unempfindlichkeit gegenüber starken Magnetfeldern. Aus diesen Gründen sind sie für zukünftige Experimente sehr interessant und werden an unserem Institut studiert.

Alle Arbeiten, die wir hier anbieten, werden in unserer CMS-Gruppe angefertigt, die am Aufbau des inneren Silizium-Spurdetektors für CMS beteiligt war und sich neben der Analyse von Daten des CMS-Detektors mit der Entwicklung von Detektoren für ein Upgrade des CMS-Detektors beschäftigt. Eventuell geschieht dies in Zusammenarbeit mit unserer GEANT4-RadioTherapy-Gruppe, die ein Flugzeit-Spektrometer aufbaut um das Monte-Carlo-Toolkit GEANT4 für die Teilchentherapie zu validieren.
Während der Abschlussarbeiten lernt man Methoden und Inhalte der aktuellen experimentellen Teilchenphysik kennen, typischerweise die Benutzung von modernen wissenschaftlichen Messgeräten (z.B. NIM- und VME-Elektronik) deren Programmierung und Auslese, sowie Auswertung von Daten mit gängigen Analyse-Methoden (C++, root).

Eine Übersicht über die Arbeiten, die wir anbieten finden Sie im hier verlinkten Dokument.

Kontakt: Oliver Pooth

Grid-Computing beim CMS-Experiment

Grid-Cluster in Aachen

 

Das CMS-Experiment liefert jährlich mehrere Petabyte an Mess- und Simulationsdaten, die mittels Grid-Computing im Worldwide LHC Computing Grid (WLCG) verarbeitet werden. Das WLCG besteht aus rund 150 Rechenzentren mit insgesamt mehr als 361.000 Prozessorkernen und mehr als 218.000 Terabyte Festplattenspeicher, die weltumspannend über das Internet miteinander vernetzt sind. Innerhalb des WLCGs können Physiker auf die Messdaten des CMS-Experiments zugreifen und sie auswerten.

Das III. Physikalische Institut betreibt einen großen Computer-Cluster mit mehr als 4.100 Prozessorkernen und über 2.200 Terabyte Festplattenspeicher. Diese Ressourcen sind Teil des WLCGs.

Im Rahmen einer Bachelor- oder Master-Arbeit wirken Sie an Betrieb und Überwachung des Grid-Clusters in Aachen sowie an dessen Weiterentwicklung mit. Dabei lernen Sie das Überscheidungsgebiet von Hochenergiephysik und Informatik kennen. Sie erhalten Einblicke in vielfältige Themenbereiche wie z.B. Benutzung des Grids, Einsatz von Datenbanken zur Überwachung eines Clusters, Umgang mit Batch-Systemen, verteilten Dateisystemen und Skriptsprachen.

Kontakt: Andreas Nowack

Abschlußinformationen