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Bachelor- und Masterthemen am IKP

Astroteilchenphysik mit dem Pierre-Auger-Observatorium

Das Pierre-Auger-Observatorium ist ein wissenschaftliches Instrument, wie es weltweit nur ganz wenige gibt. Im Westen der argentinischen Mendoza-Provinz wurde in 1500 Meter Höhe ein Detektorfeld in der Größe des Saarlandes aufgebaut (Oberflächendetektor). Es besteht gegenwärtig aus über 1600 mit Lichtsensoren ausgestatteten tonnenschweren Wassertanks, die in dem nahezu menschenleeren Gebiet in regelmäßigen Abständen installiert wurden. Hinzu kommen optische Teleskope. Sie verfolgen in klaren mondlosen Nächten sogenannte Luftschauer, Teilchenkaskaden, die durch die Interaktion von hochenergetischen Atomkernen mit Teilchen der Luft in der oberen Atmosphäre entstehen. Diese Atomkerne erreichen die Erde aus den Tiefen des Universums und sind so selten, dass die statistische Wahrscheinlichkeit ihres Auftretens bei gerade einmal einem Teilchen pro Quadratkilometer pro Jahrhundert liegt. Das erklärt die große Ausdehnung der Beobachtungsfläche. Mehr als 90 Forschungsgruppen aus 17 Ländern versuchen so im argentinischen Hochland hochenergetischen Teilchen auf die Spur zu kommen, die weit jenseits des Energiebereichs liegen, der für den LHC-Beschleuniger in Genf zugänglich ist.


Wir suchen Interessierte, die eine Bachelor- oder Masterarbeit im Rahmen dieses Projekts verfassen wollen. Aus der großen Vielfalt an Themen seien hier exemplarisch Arbeiten mit Aspekten zu Datenanalyse, Modellierung physikalische Prozesse und Interpretation von Beschleunigerdaten genannt:

  • Präzise Energiebestimmung mit Daten des Oberflächendetektors: Verbesserung der Modellierung der Lateralverteilung von Daten des Oberflächendetektors (Master; Datenanalyse; voraussichtlich mit Messschicht in Argentinien).
  • Absenkung der Nachweisschwelle des Oberflächendetektors: Eine neuartige Beschreibung der Nachweiseffizienz von Luftschauern mittels Daten des Oberflächendetektors (Master; Datenanalyse; voraussichtlich mit Messschicht in Argentinien).
  • Messung hadronischer Wechselwirkungen jenseits des LHC: Analyse von Daten der Fluoreszenzteleskope mit dem Ziel der Bestimmung des Wechselwirkungsquerschnitts in Proton+Luft-Kollisionen unter Berücksichtigung der Elementzusammensetzung der kosmischen Strahlung (Master; Datenanalyse; voraussichtlich mit Messschicht in Argentinien).
  • Untersuchung exotischer Luftschauer: In den Daten der Fluoreszenzteleskope finden sich Ereignisse mit ungewöhnlichen Profilen in der Schauerentwicklung. Diese Ereignisse lassen sich mit sehr seltenen hadronischen Wechselwirkungen erklären. Ziel der Arbeit ist die Überprüfung dieser Hypothese mit Daten des Oberflächendetektors (Bachelor; Datenanalyse; voraussichtlich mit Messschicht in Argentinien).
  • Propagation kosmischer Teilchen in der Milchstrasse: Planung, Durchführung und Auswertung eines Experiments zur Messung der nuklearen Spallation in C+p-Wechselwirkungen mit dem NA61/SHINE Detektor am CERN, Genf (Master).


Bitte melden Sie sich bei Interesse bei Markus Roth.