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Topics for Bachelor- and Mastertheses at IKP

Astroparticle Physics with the Pierre Auger Observatory

The Pierre Auger Observatory is a very special scientific instrument. In the west of the Argentine Mendoza province, a detector field the size of the Saarland (surface detector) was set up at an altitude of 1500 metres. It currently consists of more than 1600 water tanks weighing tons, equipped with light sensors, which were installed at regular intervals in the almost deserted area.
In addition, there are optical telescopes. In clear moonless nights they detect so-called air showers, particle cascades, which are created by the interaction of high-energy atomic nuclei with particles of the air in the upper atmosphere. These atomic nuclei reach the Earth from the depths of the universe and are so rare that the statistical probability of their occurrence is just one particle per square kilometre per century. This explains the large size of the observation area.
More than 90 research groups from 17 countries are thus trying to detect high-energy particles in the Argentine highlands that are far beyond the energy range accessible to the LHC accelerator in Geneva.

We are looking for people interested in writing a bachelor's or master's thesis within the framework of this project. Out of the great variety of topics, please find here exemplary topics on aspects of data analysis, modelling physical processes and interpretation of accelerator data:

  • 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).

Please contact Markus Roth if you are interested.