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Dunkle Materie Gruppe: Master-Arbeiten

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

 

Master-Arbeiten (Stand Juni 2018):

 

Aufbau und Analyse erster Testdaten einer single-electron-Quelle für das DELight Experiment

 

Zum Verständnis extrem kleiner Dark-Matter-Signale in Germanium-Kristallen des DELight Experiments ist bereits ein Prototyp einer Lichtquelle (LED) entwickelt, mit der per Photoeffekt einzelne Elektronen in einem Ge-Kristall erzeugt werden können. In dieser experimentellen Arbeit entwickeln Sie den finalen Aufbau, um eine LED in den Experimentaufbau zu integrieren und die LED ansteuern zu können. In ersten Testmessungen nehmen Sie Kalibrationsdaten auf und analysieren die Signale, die mit den MMC-Sensoren aufgenommen werden.

Sie sollten Interesse an modernen Detektoren und an der Analyse von Messdaten haben. Grundkenntnisse in der Kern- und Teilchen-Physik sind erforderlich. Programmierkenntnisse in C++ sind vorteilhaft. Sie können auf bereits bestehende Steuer- und Aalyse-Software aufbauen.

 

Simulation von Streusignalen leichter Dunkle Materie im DELight Experiment und Vergleich mit ersten Messdaten

 

In SUSY-Modellen erwartet man Stöße schwerer Dunkler Materie (WIMPs) insbesondere an den Germaniumkernen eines Ge-Monokristalls. Je leichter ein Teilchen der Dunklen Materie sein sollte, umso interessanter werden Prozesse, bei denen ein Stoß mit den Elektronen des Kristalls erfolgt. Dabei können im Idealfall extrem kleine Energieüberträge von nur 3eV (Bandlücke des Ge-Halbleiters) nachgewiesen werden. Bei Energieüberträgen auf die Elektronen von wenigen eV ist allerdings die Struktur des Ge-Kristalls zu berücksichtigen. Auch Schwellen- und Auflösungsfunktionen sind essentiell für die Beschreibung eines potenziellen DM-Signals.

In dieser Arbeit im Rahmen des DELight Experiments modellieren Sie auf der Basis der Detektorfunktionen eines Ge-Monokristalls mit Phonon-Auslese über magnetische metallische Kalorimeter (MMC) mögliche Rückstoßspektren durch leichte Dunkle Materie. Sie bauen dabei auf bereits existierende Software auf und untersuchen das Entdeckungspotenzial eines Systems aus einem Ge-Monokristall mit MMC. In die Auflösungsfunktion integrieren Sie die Verstärkung des Phonon-Signals über den Neganov-Luke-Effekt, der aufgrund von Inhomogenitäten des angelegten elektrischen Feldes zu ortsabhängigen Verstärkungsfaktoren führen kann. Die erwarteten Signale vergleichen Sie mit Daten aus ersten Testmessungen.

Sie sollten Interesse am Modellieren komplexer teilchenphysikalischer Prozesse in einem zentralen Bereich moderner Detektoren und an der Analyse von Messdaten haben. Grundkenntnisse in der Kern- und Teilchen-Physik sind erforderlich. Programmierkenntnisse in C++ sind vorteilhaft.

 

Modellierung von Untergrundsignalen in Ge-Detektoren zur Suche nach leichter Dunkler Materie

In dieser Arbeit modellieren sie Untergrundereignisse, die bei der Suche nach Dunkler Materie (DM) in Ge-Detektoren im DELight Experiment zu erwarten sind. Dazu gehören insbesondere Energieeinträge durch kosmische Myonen und Ereignisse durch radioaktive Elemente in den Materialien, die den Detektor umgeben. Ziel der Arbeit ist es, Spektren der Energieeinträge und die Raten für Untergrundereignisse als Funktion der Experiment-Geometrie und der Nachweisschwelle der Detektoren zu simulieren und Abschirmmaßnahmen für das neue DM-Experiment DELight zu definieren. Dazu verwenden Sie das auf C++ basierende Programmpaket GEANT4, das bereits im EDELWEISS Experiment eingesetzt wird.

 

Vorkenntnisse im Bereich von Programmiersprachen, insbesondere C++ sowie Basiswissen zu Radioaktivität und Teilchenwechselwirkungen sind notwendig.