Forschungsfeld: Untersuchung von atmosphärischen Myonen und Neutrinos

Transkript

1 Forschungsfeld: Untersuchung von atmosphärischen Myonen und Neutrinos Der ANTARES-Detektor, der sich im Mittelmeer in 2500 m Tiefe befindet, dient der Detektion von hochenergetischen, kosmischen Neutrinos. Diese müssen vom Untergrund aus Myonen und Neutrinos, die von der kosmischen Strahlung in der Erdatmosphäre erzeugt werden, unterschieden werden. Dazu misst der Detektor u.a. die Richtung und Energie der durch ihn hindurchfliegenden Teilchen anhand der emittierten Cherenkov- Strahlung. Die zu vergebende Bachelorarbeit untersucht bestimmte Aspekte dieser Daten. Vergleich zwischen simulierten und gemessenen Daten von atmosphärischen Myonen Erzeugung, Propagation und Reaktionen von atmosphärischen Myonen Nachweis geladener Teilchen durch Cherenkov-Strahlung, insbesondere Einzelphotonnachweis mit Photomultipliern Simulation von Teilchenreaktionen und Teilchennachweis Datenanalyse in der hochenergetischen Neutrinoastronomie, Arbeit mit modernen Software-Tools Einarbeiten in die Software-Tools (2 Wochen) Datenanalyse (5 Wochen) Dr. Alexander Kappes

2 Forschungsfeld: Untersuchung von atmosphärischen Myonen und Neutrinos Der ANTARES-Detektor, der sich im Mittelmeer in 2500 m Tiefe befindet, dient der Detektion von hochenergetischen, kosmischen Neutrinos. Diese müssen vom Untergrund aus Myonen und Neutrinos, die von der kosmischen Strahlung in der Erdatmosphäre erzeugt werden, unterschieden werden. Dazu misst der Detektor u.a. die Richtung und Energie der durch ihn hindurchfliegenden Teilchen anhand der emittierten Cherenkov- Strahlung. Die zu vergebende Bachelorarbeit untersucht bestimmte Aspekte dieser Daten. Studien zur Selektionseffizienz von atmosphärischen Neutrinos Erzeugung, Propagation und Reaktionen von atmosphärischen Neutrinos Nachweis geladener Teilchen durch Cherenkov-Strahlung, insbesondere Einzelphotonnachweis mit Photomultipliern Simulation von Teilchenreaktionen und Teilchennachweis Datenanalyse in der hochenergetischen Neutrinoastronomie, Arbeit mit modernen Software-Tools Einarbeiten in die Software-Tools (2 Wochen) Datenanalyse (5 Wochen) Dr. Alexander Kappes

3 Forschungsfeld: Untersuchung von atmosphärischen Myonen und Neutrinos Der ANTARES-Detektor, der sich im Mittelmeer in 2500 m Tiefe befindet, dient der Detektion von hochenergetischen, kosmischen Neutrinos. Diese müssen vom Untergrund aus Myonen und Neutrinos, die von der kosmischen Strahlung in der Erdatmosphäre erzeugt werden, unterschieden werden. Dazu misst der Detektor u.a. die Richtung und Energie der durch ihn hindurchfliegenden Teilchen anhand der emittierten Cherenkov- Strahlung. Die zu vergebende Bachelorarbeit untersucht bestimmte Aspekte dieser Daten. Messung des Winkelspektrums atmosphärischer Neutrinos Erzeugung, Propagation und Reaktionen von atmosphärischen Neutrinos Nachweis geladener Teilchen durch Cherenkov-Strahlung, insbesondere Einzelphotonnachweis mit Photomultipliern Simulation von Teilchenreaktionen und Teilchennachweis Datenanalyse in der hochenergetischen Neutrinoastronomie, Arbeit mit modernen Software-Tools Einarbeiten in die Software-Tools (2 Wochen) Datenanalyse (5 Wochen) Dr. Alexander Kappes

4 Forschungsfeld: Akustischer Nachweis Ultra-Hochenergetischer Teilchen Das AMADEUS Projekt untersucht die Grundlagen einer akustischen Methode zum Nachweis ultra-hochenergetischer Teilchen in der Tiefsee. Der AMADEUS Aufbau mit 36 akustischen Sensoren ist eingebettet in den ANTARES-Detektor, der sich im Mittelmeer in 2500 m Tiefe befindet. Bei hochenergetischen Teilchenreaktionen in Wasser entstehen charakteristische Schallsignale, die nachgewiesen werden sollen. Diese Signale müssen vom Untergrund aus veränderlichem Meeresrauschen und transienten Schallquellen, wie z.b. Schiffen und Meeressäugern, unterschieden werden. Die zu vergebende Bachelorarbeit untersucht bestimmte Aspekte dieser Methode. Abhängigkeit des Rauschniveaus in der Tiefsee von Wetterbedingungen Nachweis hochenergetischer Teilchen, insbesondere Neutrinos Unterwasserakustik, Ozeanographie Datenanalyse in der ultra-hochenergetischen Neutrinoastronomie Anwendung numerischer Methoden und Entwicklung von Algorithmen Einarbeiten in die Grundlagen (2 Wochen) Projektbearbeitung/Datenanalyse (5 Wochen) Darstellung der Ergebnisse in Form der Bachelorarbeit (2 Wochen) Dr. Robert Lahmann Dr. Kay Graf

5 Forschungsfeld: Akustischer Nachweis Ultra-Hochenergetischer Teilchen Das AMADEUS Projekt untersucht die Grundlagen einer akustischen Methode zum Nachweis ultra-hochenergetischer Teilchen in der Tiefsee. Der AMADEUS Aufbau mit 36 akustischen Sensoren ist eingebettet in den ANTARES-Detektor, der sich im Mittelmeer in 2500 m Tiefe befindet. Bei hochenergetischen Teilchenreaktionen in Wasser entstehen charakteristische Schallsignale, die nachgewiesen werden sollen. Diese Signale müssen vom Untergrund aus veränderlichem Meeresrauschen und transienten Schallquellen, wie z.b. Schiffen und Meeressäugern, unterschieden werden. Die zu vergebende Bachelorarbeit untersucht bestimmte Aspekte dieser Methode. Schallausbreitung in der Tiefsee - analytisches und numerisches Modell Nachweis hochenergetischer Teilchen, insbesondere Neutrinos Unterwasserakustik, Ozeanographie Datenanalyse in der ultra-hochenergetischen Neutrinoastronomie Anwendung numerischer Methoden und Entwicklung von Algorithmen Einarbeiten in die Grundlagen (2 Wochen) Projektbearbeitung/Datenanalyse (5 Wochen) Darstellung der Ergebnisse in Form der Bachelorarbeit (2 Wochen) Dr. Robert Lahmann Dr. Kay Graf

6 Forschungsfeld: Messung der Eigenschaften von Photomultipliern In Experimenten wie ANTARES müssen einzelne Photonen mit hoher Effizienz nachgewiesen werden. Häufig werden hierfür so genannte Photomultiplier (Sekundärelektronenvervielfacher) verwendet, bei denen ein Photon mit einer gewissen Wahrscheinlichkeit (Quanteneffizienz) in ein Elektron umgewandelt wird, das anschließend vervielfältigt wird, so dass ein messbares Signal entsteht. Die Bachelorarbeit beschäftigt sich mit der Messung der Quanteneffizienz von Photomultipliern, die entscheidend für deren Leistungsfähigkeit ist. Messung der spektralen Quanteneffizienz verschiedener Photomultiplier Funktionsweisen von Photomultipliern, Monochromatoren und Photodioden Schnelle Ausleseelektronik Umgang mit hochempfindlichen Messgeräten Eigenständige Durchführung von Messungen Analyse der erhaltenen Daten Einarbeiten in die Aufgabenstellung und Apparatur (2 Wochen) Durchführung von Messungen und Datenanalyse (5 Wochen) Dr. Oleg Kalekin