Ruprecht Karls Universität Heidelberg
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Physikalisches Institut
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Stellenangebote - Bachelorarbeiten

Bachelorarbeiten

Experimentelle und theoretische Tests der Quantenmechanik bei niedrigsten EnergienMaarten DeKieviet
Das in Heidelberg entwickelte 3He-Atomstrahl-Spinecho-Spektrometer ermöglicht das Vermessen kleinster Energieänderungen (~100 peV) in der Wechselwirkung zwischen Atomen und Felder oder Materie. Das Experiment ist in seiner Form weltweit einzigartig und erforscht derzeit:
  • Casimir Kräfte und Quantenreibung
  • Nicht-Newtonische Gravitation
  • Axion-Suche (Dark Matter Kandidat)
  • Geometrische Phasen
Für diese spannenden und grundlegenden physikalischen Fragen können wir Hilfe gebrauchen, sowohl am Experiment, als auch bei der Theorie. Interesse mit zu machen? Dann meldet euch bei:

Planung und Aufbau vom neuen GIHAS-Experiment am CAM Maarten DeKieviet
In dem gerade neu fertig gestellten Gebäude INF225, dem „Center for Advanced Materials (CAM)“, soll eine Atomstrahl-Apparatur aufgebaut werden für „Grazing Incidence He Atom Scattering“. Dieses GIHAS-Experiment ist eine Weiterentwicklung des erfolgreichen 3He-Atomstrahl-Spinecho-Spektrometer, das am Physikalischen Institut (INF226) entwickelt wurde und dort für die Grundlagenforschung eingesetzt wird. Das GIHAS soll sich der Erforschung der Oberflächendynamik organischer Materialien widmen und baut auf ein existierendes Flugzeit-Spektrometer auf. Ziel dieser BSc-Arbeit ist es das letztere ins neue Gebäude auf zu bauen, unter Berücksichtigung von den Randbedingungen, die die neuen Modalitäten verlangen. Es gibt also nicht nur viel Erfahrung zu sammeln beim „hands-on“ Aufbauen vom Experiment im Labor, sondern auch beim detailgetreuen Planen von zukünftiger Hardware mit Hilfe moderner CAD-Programme.
    Lust mit an zu packen? Dann meldet euch bei:
Finite resonance widths in particle decaysKlaus Reygers,
The ALICE experiment at CERN's Large Hadron Collider (LHC) studies the quark-gluon plasma (QGP), a state of matter at extremely high temperatures made up of deconfined quarks and gluons, which is created in relativistic heavy ion collisions. The fascinating properties of this new state of matter are inferred from the measured long-lived particle spectra, for which the correct modelling of particle decays is very important. Thanks to uncertainty principle the short lived resonances have a spread of rest-mass values known as a resonance width. Taking into account the resonance widths in particle decays may help explaining certain anomalies in experimental data [1] and underpredicted low momentum particle spectra [2].

We are looking for a bachelor student with an interest in nuclear and particle physics, strong analytic skills and some experience in numerical programming.

The project aims to implement the effects of finite resonance widths in the recently developed technique of fast resonance decays [3]. It is envisaged that the thesis would consist of the analytic write-up and a numerical implementation in C++. The student would work in close collaboration with Dr. Aleksas Mazeliauskas (ITP) and under the guidance of Prof. Klaus Reygers (PI).

References:
1. "The thermal proton yield anomaly in Pb-Pb collisions at the LHC and its resolution", Anton Andronic, Peter Braun-Munzinger, Bengt Friman, Pok Man Lo, Krzysztof Redlich, and Johanna Stachel, arXiv:1808.03102
2. "Effects of ρ-meson width on pion distributions in heavy-ion collisions" Pasi Huovinen, Pok Man Lo, Michał Marczenko, Kenji Morita, Krzysztof Redlich, Chihiro Sasaki, Phys.Lett. B769 (2017) 509-512
3. "Fast resonance decays in nuclear collisions", Aleksas Mazeliauskas, Stefan Floerchinger, Eduardo Grossi, Derek Teaney, arXiv:1809.11049, Eur. Phys. J. C (2019) 79: 284.
4. Background reading: Review of Particle Physics, M. Tanabashi et al. (Particle Data Group), Phys. Rev. D 98, 030001 Section 47. Kinematics http://pdg.lbl.gov/2018/reviews/rpp2018-rev-kinematics.pdf Section 48. Resonances http://pdg.lbl.gov/2018/reviews/rpp2018-rev-resonances.pdf

Please contact:

Dr. Aleksas Mazeliauskas, ITP (https://www.thphys.uni-heidelberg.de/~mazeliauskas/)

and

Prof. Klaus Reygers, PI (https://www.physi.uni-heidelberg.de/~reygers/)

Improving Photon Reconstruction in the ALICE Experiment with Machine LearningKlaus Reygers
The ALICE experiment at CERN's Large Hadron Collider studies the quark-gluon plasma (QGP), a state of matter consisting of deconfined quarks and gluons. Photons from the QGP are an important diagnostic tool to study its properties. In the ALICE experiment, photons are measured through their conversion into electron-positron pairs. In current analyses, photons candidates are separated from background by applying a number of one-dimensional cuts. The aim of this thesis is to improve the efficiency in the photon reconstruction and the purity of the photon candidate sample by applying modern machine learning techniques, e.g., boosted decision trees as implemented in XGBoost.


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