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Dunkle Materie Gruppe: Bachelorarbeiten

für weitere Informationen wenden Sie sich auch direkt an klaus.eitel∂kit.edu

 

Bachelor-Arbeiten (Stand August 2019):

 

  • Design eines Myon-Detektors zur Myon-Tomografie für die Suche nach DM mit Paleo-Detektoren
Kristalle in unterirdischen Lagerstätten, die für Milllionen von Jahren dem Fluss Dunkler Materie (DM) ausgesetzt waren, sind potenzielle Detektoren für Dunkle Materie. Wechselwirkt ein DM WIMP in einem solchen Kristall, so führt das zu einem messbaren Kristalldefekt. Solche Kristalldefekte können dann über kristallographische Methoden sichtbar gemacht werden. Um die Messergebnisse richtig interpretieren zu können, ist ein detailliertes Verständnis der Wechselwirkungsprozesse in den Materialien notwendig.
Eine Grundvoraussetzung zur Suche nach DM ist die Unterdrückung kosmischen Untergrunds, insbesondere durch kosmische Myonen erzeugte Neutronen. Dazu muss der Fluss kosmischer Myonen in den unterirdischen Lagerstätten hinreichend gut bekannt sein. In dieser Arbeit erarbeiten Sie ein Detektorkonzept für einen mobilen Detektor, mit dem der Myonfluss winkelaufgelöst vermessen werden kann, d.h. die Lagerstätte per Myon-Tomografie charakterisiert werden kann. Basierend auf Detektor-Eigenschaften und -Antwortfunktionen dimensionieren Sie Parameter wie Pixelanzahl und Pixelgröße, Winkelauflösung und zu erwartende Messgenauigkeit als Funktion der Messdauer. 
Wir erwarten die Bereitschaft zur intensiven Auseinandersetzung mit dem Thema und Freude, sich in ein modernes, spannendes und für Sie neues Wissenschaftsfeld einzuarbeiten. Grundkenntnisse der Kern- und Teilchenphysik sowie von Teilchendetektoren sind notwendig. Grundkenntnisse in der Programmiersprache C++ sind Voraussetzung, Grundkenntnisse in Python und ROOT sind hilfreich.

 

  • Charakterisierung des Untergrunds durch Alpha-Strahlung in Paleo-Detektoren zur Suche nach Dunkler Materie
Paleo-Detektoren sind Kristalle in unterirdischen Lagerstätten, die für Milllionen von Jahren dem Fluss Dunkler Materie ausgesetzt sind. Wechselwirkt ein DM WIMP in einem solchen Kristall, so führt das zu einem messbaren Kristalldefekt. Solche Kristalldefekte entstehen aber auch durch radioaktive Strahlung, insbesondere durch alpha-Teilchen, die sich in Spuren von Uran und Thorium in den Kristallen befinden können.
In dieser Arbeit modellieren Sie mithilfe des GEANT4-Programmpakets die Topologie solcher Alpha-Zerfälle. Dabei untersuchen Sie neben der Topologie eines Zerfalls (Tracklänge von Kernen des Kristalls) auch mögliche Kristalldefekte, wie sie sich aus der ganzen Uran- oder Thorium-Zerfallskette ergeben.

Ziel der Arbeit ist, Untergrundereignisse durch Alpha-Strahlung besser zu verstehen und letztendlich von potenziellen WIMP-Signaturen unterscheiden zu können.

 

Grundkenntnisse in der Programmiersprache C++ sind Voraussetzung, Grundkenntnisse in Python und ROOT sind hilfreich. Außerdem wird die Bereitschaft zur intensiven Auseinandersetzung mit dem Thema erwartet und Freude, sich in ein modernes, spannendes und für Sie neues Wissenschaftsfeld einzuarbeiten.