\({}^{41}\mathrm{Ca}\) in kosmischem Staub (Thema ist schon vergeben.)

Activity Towards Alcohol Oxidation of TiOxCy and Glassy Carbon Supported Pt Nanoparticles – an Electrochemistry and Differential Electrochemical Mass Spectrometry (DEMS) Study (Thema ist schon vergeben.)

A large multi-wavelength database to study the impact of supermassive black holes on gas and star formation in nearby galaxies

In order to better understand the formation and evolution of galaxies, our group has been assembling data from the world's largest radio and millimeter telescopes, the Arecibo observatory in Puerto Rico and the IRAM 30m telescope in southern Spain . The goals of this Bachelor thesis are (1) to create an online database that will allow scientists everywhere working in the field of galaxy formation and evolution to access this rich set of images, spectra, and measurements and (2) to use the data to understand the impact of active supermassive central black holes (AGN) on the gas contents of galaxies. In the process, you will gain experience in using a wide array of tools that are essential to the work of professional astronomers, and learn about the information contained in observations of galaxies at different wavelengths. Basic knowledge of computer programming is required.

Contact: Dr. Amélie Saintonge <amelie@mpe.mpg.de>

Analyse Hadronischer Schauer in hochsegmentierten Kalorimetern / Analysis of Hadronic Showers in Highly Granular Calorimeters

For future experiments in particle physics highly granular calorimeters are being developed in the international CALICE collaboration. We analyze the data taken with prototype detectors at CERN and at Fermilab to study their performance, to develop new energy reconstruction algorithms and to improve the understanding of hadronic showers in dense absorber media. In this project, many opportunities exist to work with test beam data and to develop own analysis strategies.

Contact: Frank Simon

Analytic Ginzburg-Landau description of superconducting cylinders (Thema ist schon vergeben.)

Aptamer-Analyse auf einem parallelen Nanoporen-Chip / Aptamer analysis on a parallel nanopore chip

Aptamere sind DNA oder RNA-Moleküle, die - ähnlich Antikörpern - spezifisch an andere Moleküle anbinden können. Für viele Anwendungen ist es von Bedeutung, die Bindungskonstante sowie die Bindungsraten dieser Wechselwirkung genau zu bestimmen. Dies kann z.B. mit Hilfe von "Nanoporen" geschehen - nanoskalige Löcher, durch die man einen Ionenstrom führen (und messen) kann. Die Aptamere werden elektrophoretisch in diese Poren gezogen, und abhängig von ihrer Stabilität verweilen sie unterschiedlich lange darin. Zur Erhöhung des Durchsatzes solcher Messungen sollen diese im Rahmen dieser Arbeit an einem neuartigen Parallelaufbau mit 16 parallelen Nanoporen durchgeführt werden.

Attaching wires to artificial atoms (Thema ist schon vergeben.)

Aufbau einer Apparatur zur Erzeugung Hoher Harmonischer (100 eV) mittels eines Ultrakurzpulslasers für Attosekundenpulse (Thema ist schon vergeben.)

Aufbau eines Laser-gepumpten Atommagnetometers zur Charakterisierung einer magnetisch extrem homogenen Umgebung

Ein elektrisches Dipolmoment des Neutrons wäre ein wichtiger Puzzlestein zur Erklärung der Materie-Antimaterie Asymmetrie im Universum. Mit einer der präzisesten Messungen überhaupt versuchen wir genau Das zu finden. Dazu bauen wir am FRM-II eine magnetisch abgeschirmte Umgebung auf. In dieser Bachelorarbeit soll ein Laser-gepumptes optisches Cäsium-Dampf-Magnetometer zur Charakterisierung dieser Magnetfelder auf Femto-tesla Niveau in Betrieb genommen und getestet werden.

Kontakt: Peter Fierlinger

Aufbau eines Quecksilbermagnetometers

Als Teil des Neutron-EDM-Experiments (Elektrisches Dipolmoment, nedm.ph.tum.de) am FRM-II wird am Universe-Cluster ein Lasersystem zur Messung von Niedrigfeld-Magnetresonanz an \({}^{199}\mathrm{Hg}\)-Atomen aufgebaut. Dieses System soll in dieser Bachelorarbeit ins Experiment integriert werden. Das Thema bietet eine Kombination aus Methoden der Atomphysik und Teilchenphysik.

Kontakt: Peter Fierlinger oder Gerd Petzoldt.

Aufbau und Test eines Si-Detektors zur Trigger-Erzeugung in \(\pi\)-induzierten Kernreaktionen (Thema ist schon vergeben.)

Barionen-Produktion mit Strangeness in kalter Kernmaterie

Die Produktion von Barionen mit Strange Quarks wie zum Beispiel die Resonanz Sigma(1385)+ wird unter verschiedenen experimentellen Bedingungen untersucht, um fundamentale Symmetrien der Materie auf zu klären. Man kann in Teilchenkollisionen leichte (z.B. Protonen mit Protenen) oder etwas schwerere (z.B. Protonen und Niob Kerne) Systeme untersuchen, um heraus zu finden, ob sich die Eigenschaften der Barionen ändern. Der/die Student/in sollte die ersten Schritte der Analyse von experimentellen Daten der Reaktion p+Nb bei einer kinetischen Energie von 3.5 GeV ausführen, um mögliche Eigenschaftsänderungen der Sigma(1385)+-Resonanz zu untersuchen.

Betreuer: Prof. L. Fabbietti, Dipl.-Phys. J. Siebenson

Berechnung der Bindeaffinität von Liganden an ein Protein

Mit Hilfe von Moleküldynamiksimulationen sollen freie Energien der Bindung von einem Liganden an ein Enzymmolekül berechnet werden. Der Ligand hemmt die Aktivität des Enzyms durch Bindung an die aktive Tasche des Enzyms. Durch Simulationsstudien kann der Einfluss einzelner chemischer Gruppen auf die Bindeaffinität (=Stärke der Bindung) des Liganden untersucht werden. Ziel der Simulationsstudien ist es, die Bedeutung einzelner chemischer Gruppen für die Bindeaffinität zu analysieren und mögliche Wege zu Erhöhung der Affinität aufzuzeigen.

Bestimmung des Myonen induzierten Untergrundes im CRESST/EURECA-Testkryostaten des Garchinger Untergrundlabor (Thema ist schon vergeben.)

Big Bang nucleosynthesis

During the first minutes after the Big Bang, protons and neutrons combined to form light nuclei such as deuterium, helium or lithium. The goal of this bachelor thesis is the calculation of the primordial abundances of the light elements and to investigate the impact of new physics (such as extra light neutrinos) on the predicted abundances.

Calibration of the Drift Velocity of a Time Projection Chamber

A Time Projection Chamber (TPC) based on the Gas ELectron Mulitplier (GEM) is a novel type of particle detector, which has been developed at E18, and which has recently been employed for the first time in an experiment at GSI, Darmstadt. The reconstruction of 3-D track information relies on a precise knowledge of the drift velocity of charge carriers in the detector volume. Algorithms for the calibration of the drift velocity as a function of time and position within the detector should be developed based on data taken in 2011. The thesis offers insight into modern particle physics detectors. A basic knowledge of Linux and C++ is required.

Supervision: Dr. B. Ketzer and Dipl.-Phys. Sverre Dorheim

Cantilever-Magnetometrie bei Heliumtemperatur an einem Chrom-Einkristall / Cryogenic cantilever magnetometry performed on a chromium single crystal (Thema ist schon vergeben.)

Characterization of phonon excitations during \(\mathrm{H}_2\) dissociation on \(\mathrm{Pd}(100)\)

Energy conversion at interfaces is at the center of the rapidly growing field of basic energy science. One particular example is the conversion of chemical energy into heat which comes as an unavoidable by-product of exothermic surface reactions in heterogeneous catalysis. An understanding of the underlying atomistic dissipation channels most prominently constituted by electron-hole pair and phonon excitations is only just emerging.

In this theoretical project, phonon excitations during \(\mathrm{H}_2\) dissociation on \(\mathrm{Pd}(100)\) – a quite well-studied showcase system – will be quantitatively characterized through large scale density-functional theory based molecular dynamics simulations. Prior basic knowledge about Unix (e.g. Linux) systems and programing experience (preferentially based on Python) are beneficial, but might otherwise be acquired during the course of the project.

Charakterisierung und Noise-Messungen mit einem LTc-SQUID Kryostaten

SQUIDs sind supraleitende Sensoren bei 4 K zur Messung von kleinsten Magnetfeldern. Wir haben ein neues mobiles System ohne flüssiges Helium entwickelt und gebaut, welches als Bachelorarbeit in Betrieb genommen und charakterisiert, sowie auf mögliche Anwendungen (Uboote, Minensuche, Geologie, Hirnströme und EDM Messungen) hin untersucht werden sollte.

Kontakt: Peter Fierlinger.

Charakterisierung von HV- und Signalübertragungskabeln für den Einsatz im GERDA-Experiment zur Suche nach neutrinolosem Doppelbetazerfall

Verschiedene Kabel, die im GERDA-Experiment zum Einsatz kommen könnten müssen auf ihre mechanische und elektrische Kompatibilität mit den Spezifikationen überprüft werden.

Insbesondere sollen Hochspannungskabel in verschiedenen Umgebungen (Luft, Stickstoff, flüssigem Stickstoff, flüssigem Argon) über einen ladungssensitiven Vorverstärker auf Mikroentladungen getestet werden.

Charakterisierung von oberflächen-emittierenden Laserdioden für Telekommunikationsanwendungen / Characterization of surface-emitting laser diodes for telecom applications (Thema ist schon vergeben.)

Charakterisierung von ultrananokristallinen Diamantschichten mittels Kleinwinkelröntgenstreuung / Characterization of ultrananocrystalline diamond layers using small-angle X-ray scattering (Thema ist schon vergeben.)

Comparison of electromagnetic shower profiles from different Monte Carlo simulation packages for COMPASS electromagnetic calorimetry applications

Kontakt: Uhl/Jan Friedrich

COMPASS PixelGEM (Thema ist schon vergeben.)

Compilation of a program for calculating structre factors of liquids

In a first step, the structure factor for a liquid consisting of hard spheares will be calculated followed by a more demanding step, i.e. the calculation of a binary liquid. Finally, the structure factor of mixtures of cluster molecules will be determined. This final step will allow for the first time to interpret measurements from metallic melts.

Supervision: PD Dr. C. Morkel

Configuration tool for the new digital trigger implementation for the COMPASS experiment

Kontakt: Krämer/Konorov/Jan Friedrich

Constraints on the non-unitarity of the leptonic mixing matrix (Thema ist schon vergeben.)

Construction of a heat exchanger for a \({}^3\mathrm{He}\)/\({}^4\mathrm{He}\) dilution refrigerator

Division: Cryogenics, Superconducting quantum circuits and nanomechanics

In order to produce milli-Kelvin temperatures (T ≈ 10 mK) continuously, ³He/⁴He dilution refrigerators are used. For the cooling capacity and the base temperature of the dilution refrigerator it is essential that the ³He, after being passed into the cryostat and after liquefaction, is pre-cooled to the lowest temperature possible, before it is diluted into ⁴He_liq in the mixing chamber. The pre-cooling of the ³He occurs in specially designed heat exchangers; there, the cold (dilute) ³He leaving the mixing chamber is utilized for pre-cooling the warm ³He. It is intended to construct and test such a heat exchanger so it can be installed in a newly built cryostat at the WMI.

Advisors: Dr. Kurt Uhlig, Dr. Achim Marx, Prof. Rudolf Gross

Covalent 2D surface networks

This experimental project aims to realize novel, covalently bonded nanostructures with enhanced thermal stability on well-defined single crystal surfaces under ultra-high vacuum conditions. Characterization of such assemblies is going to be achieved by means of variable temperature scanning tunneling microscopy, on which the student is going to be actively involved. Work in this project comprises literature survey, experimental data collection and physical interpretation.
Advisor: Drs. A. Papageorgiou & J. Reichert / Prof Barth

Dark Matter in a Simple Effective Theory

Density Matrix Renormalization Group: basics and some application

In the last couple of decades, DMRG has imposed itself as one of the most powerful numerical techniques to tackle quantum problems in 1D, including space-dependent and thermal ones. The essential core of the ansatz is an efficient reduction of the numerical parameters needed to describe the target state, cutting the a-priori exponential vastness to a moderate number. Such success relies on a proper dealing with the quantum entanglement of the wavefunction, which motivates current researches on more complicate tensor product states also in higher dimensionality. After a survey of the theoretical basis, the young student will be lead to develop its own code (benchmarking with an open source one, www.dmrg.it) and possibly to face some small problem concerning Hubbard models or spin chains.

Contact: Dr. Matteo Rizzi

Deposition and characterization of heterostructures of magnetic insulators

Tailoring electronic structures leads to novel functionalities in epitaxial interfaces between complex oxides. We would like to grow hetero-epitaxial interfaces of two insulators (\(\mathrm{LaMnO}_3\) and \(\mathrm{SrTiO}_3\)) that show magnetic behaviour at their interfaces. Scanning electron microscopy and x-ray scattering techniques would be involved in their structural characterizations. Different thickness ratio of the two insulators and their corresponding magnetic response would be investigated. 

Supervision: Dr. Amitesh Paul, Prof. Dr. Peter Böni

Der Einfluss der elektrochemischen Bedingungen und oberflächenaktiver Spezies auf die Keimbildung von Edelmetall-Nanopartikeln auf Ti-V-Al-Legierungen bei der elektrochemischen Abscheidung. / The influence of electrochemical conditions and surface active species on the nucleation of noble metal nanoparticles on Ti-V-Al alloys during electrodeposition. (Thema ist schon vergeben.)

Design of the Vacuum System for the BOB Experiment

The BOB (BOund Beta-decay) Experiment aims to observe the theoretically predicted two-body decay of the neutron for the first time.  In this rare decay-mode, the free neutron decays into a hydrogen atom and an electron
anti-neutrino, with a branching ratio of 4.10^-6 of the three-body decay.  This experiment will be carried out using the through-going beam tube of a high-flux reactor.  Due to the very small branching ratio of this BOB decay, a finite vacuum could greatly effect the experimental observables.  As the signature of this decay is neutral hydrogen atoms in their 2s state, any interaction between rest gas and these atoms could adversely effect the experiment.  The experimental components are currently being designed, built and tested by the E18 Group.   A vacuum system must be carefully designed to achieve the best vacuum conditions possible inside the beam tube of the reactor.  In addition, the types of atoms found in the rest gas must be quantified along with their effect on the BOB H(2s) atoms of interest.

Contact: Josephine McAndrew

Determination of hadron beam luminosity fluctuations on various time scales and comparison of different approaches

Kontakt: Nagel/Jan Friedrich

Determination of the radiation damage by a leakage current study of the COMPASS silicon microstrip detectors

Kontakt: Holzgartner/Grabmüller/Jan Friedrich

Development of a Bayesian Analysis Toolkit

Developing algorithms for massively parallel Markov Chain Monte Carlos. Validation and tests with examples from physics analysisproblems.

Contact: Prof. Allen Caldwell, MPI Physics

Development of a Bayesian Analysis Toolkit (Thema ist schon vergeben.)

Development of a Parameter Database system for Particle Physics Experiments

A prototype Time Projection Chamber (TPC) with GEM readout, a novel detector for 3-D particle tracking co-developed at TUM, has recently been installed in the FOPI experiment at GSI, Darmstadt. For the calibration
of this detector a conditional database software needs to be developed. The goal is to provide parameters of operation of the TPC based on a time-stamp / validity model. The project encompasses research of similar existing systems (e.g. at LHC experiments), software design together with programmers of our group, as well the actual software implementation. The code has to be interfaced with a C++ analysis framework and several existing MySQL databases holding the raw sensor information of the run parameters. Basic knowledge of C++ and Linux is required.

Supervision: Dr. B. Ketzer and Dipl.-Phys. Felix Böhmer

Die Suche nach exotischen Teilchen: das ppK-System

Kaonen sind gut erforschte Teilchen, welche in verschiedenen Kernkollisionen erzeugt werden können. Es gibt mehrere theoretische Ansätze, die die Möglichkeit für die Existenz neuartiger gebundener Zustände bestehend aus einem Kaon und zweier Nukleonen zulassen. Ein Beispiel hierfür kann das ppK- System sein. Der/die Student/in sollte Simulationen physikalischer Reaktionen durchführen, die einen solchen hypothetischen Zustand beinhalten. Außerdem soll die Machbarkeit der Messung eines solchen Zustands in p+p Kollisionen bei 3.5 GeV mit dem HADES und dem FOPI Spektrometer an der GSI (Darmstadt) untersucht werden. Diese Studie soll darüber Klarheit schaffen, welches der beiden Experimente am besten für solche Messungen geeignet ist.

Betreuer: Prof. L. Fabbietti, Dr. K. Lapidus, Dipl.-Phys. M. Berger

Diffusion auf DNA-Origami / Diffusion on DNA Origami

DNA-Origami ist eine molekulare Selbstorganisationstechnik, mit deren Hilfe sich nahezu beliebige molekulare Objekte konstruieren lassen. Für viele Anwendungen wäre es interessant, dynamische Prozesse auf solchen molekularen Strukturen ablaufen zu lassen - und zu beobachten. Im Rahmen dieser Arbeit soll die Diffusion einfacher Nanoobjekte auf Origami-Strukturen mit Hilfe verschiedener Fluoreszenztechniken sowie AFM verfolgt und analysiert werden. Dies spielt eine Rolle für die Realisierung künstlicher molekularer "Motoren", oder auch von biomolekularen Signalübertragungskaskaden.

Diodenkennlinien bei kryogenen Temperaturen und hohen Magnetfeldern

Am Lehrstuhl E18 ist PENeLOPE, ein Experiment zur Bestimmung der Lebensdauer des freien Neutrons mit Hilfe einer Magnetspeicheranordnung, im Aufbau. Vorbereitend werden Tests mit supraleitenden Spulen durchgeführt. Zum Schutz der Spulen im Falle eines Quenchs werden Dioden als Bypass eingesetzt. Bei ersten Tests eines Spulenprototyps zeigte sich ein unerwartetes Verhalten dieser Dioden.

Ziel dieser Arbeit ist es, die Kennlinie dieser speziellen Dioden in einer für supraleitende Spulen üblichen Umgebung - kryogene Temperaturen (flüssiges Helium) und hohe Magnetfelder - zu bestimmen. Die Messungen sollen im Rahmen des Spulentestexperiments CoTEx 2.0 durchgeführt werden.

Distributed coupling between two superconducting resonators (Thema ist schon vergeben.)

Drei-dimensionale Rekonstruktion von Strömungsfeldern

Snookie ist ein Forschungsprojekt des Exzellenzclusters CoTeSys, dessen Ziel die Implementierung eines Strömungssensorsystems auf einem autonomen Unterwasser­fahrzeug ist.

Es gibt bereits einen Algorithmus, der in 2 Dimensionen aus Geschwindigkeiten auf der Oberfläche von Snookie das ihn umgebende Strömungsfeld, und damit Objekte in der direkten Umgebung, rekonstruiert. Aufgabe der Bachelorarbeit wird sein diesen Algorithmus auf 3 Dimensionen zu verallgemeinern und zu testen. Ziel ist, dass Snookie in Echtzeit die Form beliebiger ihn umgebender Objekte rekonstruiert.

Advisor: Prof. van Hemmen, Andreas Vollmayr

Ein System zur Lokalisierung von Erdschleifen

Erdschleifen sind bei vielen Experimenten ein durchaus ernst zu nehmendes Problem. Sie kommen zustande, wenn zwischen zwei (oder mehreren) elektronischen Geräten Verbindungen durch die Erdungen der Signalkabel und der Stromversorgung bestehen. Dadurch entstehen Leiterschleifen, in denen durch variable Magnetfelder Spannungen induziert werden können, die den Nutzsignalen überlagert sind.

Ziel der Arbeit ist Bau und Test eines einfachen Systems zur Ortung solcher Erdschleifen.^[1] Es besteht aus einem Generator, der ein periodisches 100-kHz-Signal erzeugt. Dies wird mit einer sog. Rogowski-Spule in eine Spannungsversorgung des zu untersuchenden Systems eingekoppelt. Eine weitere Spule um die verbindenden Signalkabel koppelt ein eventuelles Störsignal aus; es wird verstärkt und so nachgewiesen.

[1] P.M. Bellan, Simple system for locating ground loops, Rev. Sci. Instruments 78, 065104 (2007)

Einzelzellanalyse der Genexpression in E.coli / Single cell analysis of gene expression in E.coli

Die Expression einzelner Gene variiert statistisch von Zelle zu Zelle und führt selbst in monoklonalen Populationen  zu einer auffälligen phänotypischen Heterogenität. Ursache dafür sind statistische Schwankungen in den Umgebungsbedingungen, aber auch die stochastische Natur der Genexpression selbst. Aus diesem Grunde ist es zum tieferen Verständnis vieler biologischer Prozesse unumgänglich, das Verhalten einzelner Zellen zu beobachten und statistisch auszuwerten. Im Rahmen dieser Arbeit soll die Expression einzelner Gene in Bakterien fluoreszenzmikroskopisch verfolgt werden. Dies ist aufgrund des Wachstums, der Formänderung und Bewegung der Zellen ein nichttriviales Unterfangen. In der Arbeit sollen dazu eine Reihe computergestützter Bildanalyseverfahren angewendet und in ihrer Effizienz verglichen werden.

Electrical characterization of functionalized diamond surfaces for bio-applications (Thema ist schon vergeben.)

Electron billiard in optoelectronic nanoscale circuits

In this experimental project, the student will explore the potential of one-dimensional conductors, so-called quantum wires, to act as mesoscopic detectors of (photogenerated) charge-carriers in nanoscale circuits. The project will involve a literature review and characterization of specially designed, nanoscale semiconductor circuits.

Advisor: Prof. A.W. Holleitner, Markus Stallhofer, Christoph Kastl.

Electronic structure of hybrid organic/metal interfaces

This experimental project focuses on the functionalization of surfaces by assembling organic nanostructures under controlled conditions. Insight into the modification of the surface electronic structure, hybridization of molecular/metal states, extended band formation and charge transfer across the interface will be gained by use of high-resolution photoelectron spectroscopy. The results are expected to shed light on the balance of intermolecular and molecule-to-substrate interactions, whose systematic control is essential for the design of novel structures with tailored properties.
Advisor: Dr. Allegretti / Profs. Barth/Feulner

Energiespektren von Zwei-Elektronen-Quantenringen / Energy spectra of two-electron quantum rings

Das Spektrum eines realistischen Modells für Zwei-Elektronen-Quantenringe soll berechnet und für verschiedene Parameterbereiche analysiert werden. Mögliche Verbindungen zur Dynamik des korrespondierenden klassischen Systems sollen untersucht werden, mit besonderem Augenmerk auf Bereiche, die sowohl reguläre als auch chaotische Dynamik zeigen. Für dieses Projekt werden Methoden und Programme, die in der Arbeitsgruppe entwickelt wurden, auf die neue Fragestellung anzupassen sein.

Betreuer: Dr. Javier Madronero, Dipl.-Phys. Sebastian Schröter

Energie- und Gitterschädenverteilung am Übergang UMo-Al, UMo-IDL und IDL-Al für verschiedene Spaltprodukte

Die Forschungs-Neutronenquelle Heinz Maier-Leibnitz beteiligt sich an den weltweiten Forschungsbemühungen, neue Kernbrennstoffe mit höherer Urandichte für Forschungsreaktoren zu entwickeln. Ziel ist die Reduzierung des Anreicherungsgrads des Kernbrennstoffes und damit die Minimierung des Proliferationsrisikos.

Als erfolgversprechendster Kernbrennstoff für diesen Einsatzzweck gilt eine pulverförmige Uran-Molybdän-Legierung (UMo) eingebettet in einer Aluminium (Al) Matrix. Allerdings bildet sich während der Bestrahlung im Reaktor eine Diffusionsschicht (IDL) am Übergang zwischen UMo und Al aus, welche die Fähigkeit des Brennstoffes Spaltgase zurückzuhalten extrem verschlechtert. Die hochenergetischen Spaltprodukte sind die treibende Kraft für diese Diffusion. Eine ähnliche Diffusionsschicht kann auch mit Hilfe von Schwerionen (Iod bei 80 MeV) aus einem Tandembeschleuniger erzeugt werden.

Das Programm SRIM bietet die Möglichkeit, die Bewegung von Spaltprodukten und Ionen in Materie zu simulieren und die resultierende Energie- und Gitterschädenverteilung zu berechnen.

Ziel dieser Bachelorarbeit ist

1. die Simulation der Energie- und Gitterschädenverteilung am Übergang UMo-Al, UMo-IDL und IDL-Al für verschiedene Spaltprodukte.
2. der Vergleich dieser Ergebnisse mit der Energie- und Gitterschädenverteilung, die durch Schwerionen hervorgerufen wird.

Kontakt: HEU-MEU-Gruppe am FRM-II, Rainer Jungwirth

Engineering the structural and optical properties of artificial molecules. (Thema ist schon vergeben.)

Entwicklung einer Kalibrations-Software für einen elektromagnetischen Kalorimeter

Ein elektromagnetisches Kalorimeter kann Elektronen von Pionen unterscheiden und Photonen detektieren. Solch ein Detektor wird momentan für das bereits existierende Dileptonen- und Hadronenspektrometer HADES an der GSI (Darmstadt) gebaut und ist für zahlreiche Messungen geeignet. Die Aufgabe besteht darin, eine Kalibrationsprozedur für den Kalorimeter zu entwickeln und es in einem C++ Programm zu implementieren. Um die Qualität der Kalibration zu überprüfen, soll sich der/die Student/in auf Simulationen von Pionen induzierten Reaktionen stützen.

Betreuer: Prof. L. Fabbietti, Dr. K. Lapidus

Entwicklung einer Testkammer für das UV Kalibrationssystem einer GEM-TPC

Die GEM-TPC ist ein neuartiger Gasdetektor zur Teilchenidentifizierung und Spurrekonstruktion, welcher in Kern- und Teilchenphysikexperimenten verwendet wird. Auf Grund von Raumladungseffekten ist eine Kalibration eines solchen Detektors notwendig. Dafür können UV Strahlen verwendet werden, die an bekannten Stellen im Detektor Elektronen über den photoelektrischen Effekt erzeugen. Die Aufgabe besteht darin, einen einfachen Gasdetektor für den Test verschiedener UV Kalibrationssysteme zu entwickeln.

Betreuer: Prof. L. Fabbietti, Dipl.-Ing. J. Berger-Chen

Entwicklung eines Kühlsystems für einen Silizium-Detektor

Der „Pionentracker“ ist ein Strahldetektor für sekundäre Pionen für das HADES Spektrometer. Der Tracker besteht aus zwei Siliziumdetektoren, welche in einer Teleskop-Konfiguration angeordnet sind. Da der Tracker direkt im Strahl zwischen dem Pion-Produktionstarget und dem HADES Target positioniert ist, muss der Detektor mit einer sehr hohen Strahlintensität sowohl von Pionen als auch von Untergrundteilchen zurechtkommen. Derart extreme Bedingungen führen zu einer Verkürzung der Detektorlebenszeit aufgrund von Strahlenschäden. Die Kühlung von Siliziumdetektoren kann Strahlenschäden minimieren.

Aufgabenstellung: Der Student soll mit einer Computer Aided Design (CAD) Software ein 3D Modell des Detektors erstellen und mittels der Finite Elemente Methode (FEM) verschiedene Lösungsansätze der Kühlung hinsichtlich der Kühlleistung und der Machbarkeit untersuchen.

Betreuer: Prof. L. Fabbietti, Dipl.-Ing. M. Berger

Entwicklung eines TEGIC-Detektors für schwere Ionen (Thema ist schon vergeben.)

Entwicklung und Test eines Strom-Überwachungssystems für den "Pionentracker"

Der „Pionentracker“ ist ein Strahldetektor für sekundäre Pionen für das HADES Spektrometer. Der Tracker besteht aus zwei Siliziumdetektoren, welche in einer Teleskop-Konfiguration angeordnet sind. Da der Tracker direkt im Strahl zwischen dem Pion-Produktionstarget und dem HADES Target positioniert ist, muss der Detektor mit einer sehr hohen Strahlintensität sowohl von Pionen als auch von Untergrundteilchen zurechtkommen. Derart extreme Bedingungen führen zu einer Verkürzung der Detektorlebenszeit aufgrund von Strahlenschäden. Eines der Anzeichen für angehäufte Strahlenschäden ist der Anstieg des Leckstroms in den Detektorkanälen. Deshalb ist es erforderlich, ein Überwachungssystem für den Strom zu entwickeln.

Die Aufgabenstellung:

• Entwicklung eines Prototyps für die Stromüberwachung unter Verwendung verschiedener rauscharmer ADCs und Mikro-Controllern (Mikro-Prozessoren von FPGAs)
• Entwicklung der Kommunikationsumgebung und der Anwendungssoftware
• Testen des Systems mit Detektor im Labor wie auch während Teststrahlzeiten

Betreuer: Prof. L. Fabbietti, Dipl.-Ing. R. Lalik

Entwicklung von AC Suszeptibilitätsmesstechniken bei milliKelvin Temperaturen (Thema ist schon vergeben.)

Entwicklung von Myontriggeralgorithmen fuer die Driftrohrkammern des ATLAS-Experiments / Development of Muon TRigger Algorithms for the Drift Tube Chambers of the ATLAS Experiment

Erstellung eines Programms zur Berechnung von Strukturfaktoren in Flüssigkeiten

In einem ersten Schritt soll die Berechnung des Strukturfaktor für eine Flüssigkeit aus harten Kugeln programmiert werden, gefolgt von einem zweiten, aufwändigeren Schritt zur Berechnung des Strukturfaktors einer binären Flüssigkeit. Zum Abschluss soll der Strukturfaktor für Mischungen von Clustermolekülen berechnet werden, was es erstmals erlauben würde, Messungen an Metall-Schmelzen zu interpretieren.

Supervision: PD Dr. C. Morkel

Erzeugung von Kernspin-polarisiertem flüssigem \({}^{129}\mathrm{Xe}\)

Beim Xenon EDM Experiment wird eine fundamentale Messung, nämlich die Suche nach einer Verletzung der Zeitumkehr-Invarianz der Naturgesetze, mit einem ‚table-top’ Aufbau durchgeführt. Im Rahmen dieser Bachelorarbeit soll Laser-polarisiertes Xenon verflüssigt werden und die Polarisation bestimmt werden. Das ist ein anspruchsvolles Experiment mit vielen Techniken im Labor und Simulationen, die dazu erlernt werden müssen.

Kontakt: Peter Fierlinger oder Florian Kuchler.

Event visualization within ROOT geometry for the COMPASS experiment

Kontakt: Uhl/Jan Friedrich

Extension of the COMPASS beam PID likelihood method for event weighting

Kontakt: Nagel/Jan Friedrich

Extension of the likelihood method for beam PID CEDAR detectors to diffractive reaction data

Kontakt: Haas/Jan Friedrich

Fabrication and characterization of linear superconducting circuits (Thema ist schon vergeben.)

Fabrication and Characterization of Superconducting Microwave Resonators for Measurements in Magnetic Fields (Thema ist schon vergeben.)

Fabrication of Surface Acoustic Wave (SAW) Resonators (Thema ist schon vergeben.)

Fabrication of titania nanostructures at low temperatures for application in organic photovoltaics (Thema ist schon vergeben.)

Generation of Lithium Rydberg Atoms (Thema ist schon vergeben.)

Gitterlose Berechnung von Potentialströmungen auf beliebigen Geometrien (Thema ist schon vergeben.)

Graphical User Interface for the new digital trigger setup for the COMPASS experiment

Kontakt: Krämer/Konorov/Jan Friedrich

Herstellung und elektrochemische Charakterisierung von Metallnanopartikeln auf einkristallinen Metallsubstraten / Preparation and electrochemical characterisation of metal nanoparticles on single-crystalline metal substrates (Thema ist schon vergeben.)

Hochauflösende Mikroskopie - Stimulierte Emission Depletion Mikrokopie / Nanoscopy

Lichtmikroskopie ist durch Beugungseffekte auf ca. 200nm Auflösung beschränkt. Durch eine Reihe von ganz neuen Entwicklungen kann diese Beugungslimitierung jedoch effektiv umgangen werden: durch geschickte Ausnützung von Fluoreszenzeigenschaften kann nun Lichtmikroskopie mit einer Auflösung von 50nm durchgeführt werden. Im Rahmen der Bachelorarbeit soll so ein Mikroskop (STED) mitaufgebaut und erste Charakterisierungen durchgeführt werden.

Huff algorithm for track reconstruction using the COMPASS silicon microstrip amplitudes

Kontakt: Bicker/Jan Friedrich

Hybrid metal-semiconductor plasmonic materials (Thema ist schon vergeben.)

Hybrids Masses in QCD

Hybrids mesons are states formed by a quark and antiquark and some gluonic degrees of freedom. They are searched at particle accelerators experiments and some candidates for heavy hybrids have been recently observed at B-factories. The properties of these states are directly related to the nonperturbative nature of low energy QCD and to the confinement mechanism of strong interactions. Lattice calculations of the hybrids static energies are available. Scope of the thesis is to use these lattice hybrids curves together with elementary notions of nonrelativistic effective field theories to solve numerically an appropriate Schrödinger equation and obtain information on the masses and transitions of the hybrids.

Prerequisites: Quantum Mechanics I and II and some basic knowledge of
computer programming.

Advisor: Prof. N. Brambilla/PD Dr. A. Vairo/Matthias Berwein

Hybrid solar cells with silicon nanocrystals (Thema ist schon vergeben.)

Inbetriebnahme und Kalibrierung eines Probenhalters für Materialbestrahlungstests

Seit einigen Jahren arbeiten weltweit verschiedene Forschungsgruppen an der Entwicklung eines hochdichten, metallischen Kernbrennstoffes für Forschungsreaktoren, darunter auch Wissenschaftler der Forschungsneutronenquelle Heinz Maier-Leibnitz (FRM II). Als vielversprechendste Materialien für einen derartigen Brennstoff gelten derzeit Legierungen aus Uran und Molybdän (U-Mo).

In Testbestrahlungen von Brennstoffplatten mit dieser neuen Legierung zeigte sich, dass strahlungsinduzierte Diffusionsreaktionen zwischen U-Mo Legierungen und der als Hüllmaterial in Brennelementen verwendeten Al Legierungen auftreten. Diese führen zur Bildung von unerwünschten U-Al Interaktionsschichten, welche die strukturelle Integrität der Brennelemente erheblich herabsetzen. Ein entscheidender Faktor bei der Bildung dieser Interaktionsschichten ist neuesten Erkenntnissen nach die Brennstofftemperatur, die das Schichtwachstum fördert. Dieser Sachverhalt ist daher Gegenstand der aktuellen Forschung am FRM II.

In den letzten Jahren konnte von Wissenschaftlern des FRM II am Maier-Leibnitz-Beschleunigerlabor (MLL) in Garching gezeigt werden, dass die Bestrahlung von U-Mo/Al Proben mit Schwerionen aus einem Linearteilchenbeschleuniger ebenfalls zur strahlungsinduzierten Bildung von Interaktionsschichten führt. Diese Untersuchungsmethode wird seither als schnelle, einfache und kostengünstige Alternative zur langwierigen Bestrahlung in Materialtestreaktoren kontinuierlich weiterentwickelt.

Ziel dieser Bachelorarbeit ist die Inbetriebnahme und Kalibrierung eines vorhandenen Probenhalters für Schwerionenbestrahlungsexperimente am Tandembeschleuniger des MLL. In dieser Arbeit sollen Heiz- und Kühlkurven des Probenhalters aufgenommen werden, damit künftige Bestrahlungen bei einer exakt definierten Temperatur unternommen werden können. Die exakte Temperaturmessung ist notwendig, um das temperaturabhängige Wachstum der Interaktionsschicht besser untersuchen und verstehen zu können. Die Teilnahme an einer Bestrahlungskampagne am MLL ist Teil dieser Bachelorarbeit.

Vorkenntnisse im Bereich Datenverarbeitung mit Excel oder Origin sind hilfreich, aber nicht notwendig. Die Arbeit vermittelt Kenntnisse in den Bereichen Messtechnik, Vakuumtechnik, Metallphysik, Schwerionenbestrahlung, Kernbrennstoffe.

Beginn der Arbeit jederzeit ab Anfang April 2012.

Betreuer: Prof. Dr. Winfried Petry, Dipl. Phys. Tobias Zweifel
Tel. 089 289 13937
email: tobias.zweifel@frm2.tum.de
Physik Department E13 &
Forschungsneutronenquelle Heinz Maier-Leibnitz

Individuelle Dynamik von verschlauften Aktinfilamenten im Scherfluss / Individual dynamics of entangled actin filaments in shear flow

Obwohl die meisten Materialien auf Polymerbasis hergestellt werden, ist eine Vielzahl von mikroskopischen Grundeigenschaften noch nicht bestimmt. Eine zentrale Fragestellung ist das Fließverhalten von Polymeren: wie wird ein Polymer gestreckt und zusammengeknäult, wenn es imFluß transportiert wird? Bisher waren diese Dynamiken kaum experimentell zugänglich. Erst Entwicklungen in der Mikrofluidik und Hochgeschwindigkeitsaufnahmen machen diese Polymerdynamik zugänglich. Der gerade neu entwickelte Versuchsaufbau soll verwendet werden, um Messungen durchzuführen, und dann zu analysieren. Monte Carlo Simulationen werden dabei parallel aufgesetzt und analysiert.

Influence of film morphology on the sensitivity of electrolyte-gated organic field-effect transistors (Thema ist schon vergeben.)

In-situ dynamische Lichtstreuung für Neutronenkleinwinkelstreuanlagen am FRM II (Thema ist schon vergeben.)

Interlayer magnetoresistance of the electron-underdoped cuprate superconductor \(\mathrm{Nd}_{2-x}\mathrm{Ce}_x\mathrm{CuO}_4\)

Bereich: High-T_c superconductors, strongly correlated electrons, high-field magnetotransport

High-field interlayer magnetoresistance has recently been proved to be a very efficient tool for revealing the Fermi surface and electronic state of high-temperature superconductors. Within this thesis the interlayer magnetoresistance of the electron-doped cuprate superconductor Nd_2-xCe_xCuO₄ (NCCO) will be studied as a function of the strength and orientation of magnetic field. The main goal of the work is to discriminate between the effects of orbital and spin coupling of charge carriers to a magnetic field and trace the development of the antiferromagnetic ordering upon decreasing the carrier concentration towards the metal-insulator transition. The work will include the initial characterization of NCCO samples using the SQUID (superconducting quantum interference device) magnetometry and resistive tests, high field experiments using a cryomagnetic system with a 15T superconducting solenoid, ⁴He variable temperature insert and in-situ rotator, as well as participation in the data analysis.

Advisors: Dipl. Phys. Toni Helm, Dr. Mark Kartsovnik, Prof. Rudolf Gross.

Internally coupled ears (ICE) in crickets: How to localize better (Thema ist schon vergeben.)

Investigation of laser filamentation in a water cell (Thema ist schon vergeben.)

Investigation of the myon identification in COMPASS hadron beam data analysis

Kontakt: Nagel/Jan Friedrich

Investigation of the recoil proton detector software package and the signals observed in Primakoff 2009 data

Kontakt: Nagel/Haas/Jan Friedrich

Kalibrierung einer Lichtquelle für einzelne Photonen im Vakuum-Ultraviolett (Thema ist schon vergeben.)

Kombinatorische Faktoren in Feynman-Diagrammen / Combinatorical factors in Feynman diagrams

Es sollen die kombinatorischen Faktoren für Feynman-Diagramme mit der Pfadintegral-Methode abgeleitet werden und einfache Regeln erstellt werden.

Korrosionsuntersuchungen an synthetischen heterogenen Aluminiumlegierungen mittels der elektrochemischen Quarzmikrowaage / An electrochemical quartz crystal microbalance study on the corrosion of synthetic heterogeneous aluminum alloys (Thema ist schon vergeben.)

LEED an organischen Monolagen / LEED on organic monolayers

Low Energy Electron Diffraction - die Oberflächenbeugung langsamer Elektronen - eignet sich hervorragend für die Aufklärung zweidimesnionaler periodischer Strukturen. In dieser Bachelorarbeit sollen experimentell LEED Daten von organischen Monolagen auf einkristallinen Metall-Substraten gewonnen werden und für Strukturmodelle herangezogen werden.

Die experimentellen Arbeiten umfassen die Präparation der Substrate, Ermittlung der Präparationsparameter für das Aufdampfen organischer Monolagen und LEED Messungen.

Kontakt: Dr. Lackinger / Prof. Heckl

Lichtemission aus flüssigem Xenon

Flüssiges Xenon (LXe) ist wegen seiner hohen Dichte und Ladungszahl eines der vielversprechendsten aber auch teuersten Detektormaterialien zum Nachweis hochenergetischer Gammastrahlung. Darüberhinaus hat LXe auch die Eigenschaft Licht und Ladungsträger beim Durchgang ionisierender Strahlung freizusetzen. Wir untersuchen zur Zeit in wieweit sich damit effiziente Detektoren für die Gammaspektroskopie bauen lassen. Eine neue Anlage zur Verflüssigung von Xenon wurde gerade fertiggestellt. Im Rahmen einer Bachelor Arbeit soll dieser Aufbau genutzt werden, um die Lichtemission aus dem flüssigem Edelgas zu vermessen und um eine neue Technik der Lichtsammlung zu entwickeln, die dann in das Detektorkonzept übernommen werden kann.

Advisor: Prof. W. Henning / Dr. R. Gernhäuser

Magnetfelder für das Xenon-EDM-Experiment

Präzisionmessungen in der Teilchenphysik bei niedrigen Energien haben extreme Anforderungen an die Qualität der Messapparatur. In dieser Bachelorarbeit soll, anschließend an eine vorangegangene Bachelorarbeit, ein folienbasiertes Spulensystem und rauscharme Elektronik zur Erzeugung der Magnetfelder für das Xenon EDM Experiment charakterisiert und in das bestehende Setup implementiert werden, und eine Niedrigfeld-NMR Messung realisiert werden.

Kontakt: Peter Fierlinger oder Florian Kuchler.

Magnonischer Kristall in zwei dimensional nanostrukturierten magnetischen Filmen / Magnonic crystals in 2D nanopatterned ferromagnets (Thema ist schon vergeben.)

Measurement of Ion Backflow in Multi-GEM Structures (Thema ist schon vergeben.)

Mechanische Stabilität von Mikrotubuli und Mikrotubuli schneidende Enzyme / Mechanical stability of microtubules and microtubule-severing enzymes

Die mechanischen Eigenschaften einer Zelle werden maßgeblich vom Zytoskelett und seiner Dynamik bestimmt. Wir sind an der Dynamik des Mikrotubuli-Systems interessiert, und untersuchen den Mechanismus von Enzymen, die Mikrotubuli zerschneiden können (Spastin und Katanin). Aufgabe ist es, diesen Prozess in einem mikroskopischen Test nachzuweisen und zu quantifizieren. Hierfür werden fluoreszierende Proteine hergestellt und verwendet, und mit einer hochsensitiven Kamera beobachtet. Ziel ist es, aus der Frequenz der "Attacken" von Spastin und dem Vorgang des Brechens von Mikrotubuli die Effizienz und Energetik des Prozesses zu verstehen. Die Arbeit erfordert neben der praktischen Tätigkeit Interesse an Modellierung. Bei Interesse bitte an mich (guenther.woehlke@mytum.de), Thomas Eckert (thomas.eckert@tum.de) oder Van Le (van.le@ph.tum.de) kontaktieren.

Mechanisms for compression and reflection of cortical waves

Waves are common to cortical networks and may be important for carrying information about a stimulus from one local circuit to another one. In this project, the student will explore the dynamics of wave propagation between two cortical layers by performing simulations for a network of neurons within two heterogeneous areas. In previous publications [Kistler et al., Physica D 114 (1998) 273, Goulet & Ermentrout, Biol. Cybern. 105 (2011) 253] we have already studied the dynamics for a certain parameter range. One property of the model we use here is its capacity to mimic the two main types of dynamics for cortical neurons. Goulet & Ermentrout focused on the so-called type I. Preliminary simulations show that the dynamics of type II propagation might be different in the type I parameter range and, for instance, reflection might well be impossible for type II. This needs, however, to be explored numerically. A second question aims at the dynamics of wave propagation itself. It has been studied only for system with an abrupt (step) transition between two cortical areas. In reality, this transition is continuous. A slower change of parameters may considerably affect the dynamics of propagation. Hence we also want to explore it here. The present project suits a student with interests in nonlinear dynamics, theoretical biophysics, and applied mathematics. The student will have to perform simulations using well-known specialized software (XPP and Matlab). Previous experience with numerical simulations will be a great asset.

Advisor: Prof. van Hemmen, Dr. Julie Goulet

Messung der Lebensdauer von \({}^{139}\mathrm{Ba}\)-Ionen in gefrorenem Xenon für das EXO-Experiment

Das Enriched Xenon Observatory (EXO) ist ein Experiment zur Messung des neutrinolosen doppelten Betazerfalls zur Bestimmung der Neutrinomasse. Mit einem einzigartigen Ansatz versucht EXO die einzelnen Zerfallskerne eines solchen seltenen Prozesses spektroskopisch nachzuweisen, um ‚echte’ Ereignisse zweifelsfrei nachzuweisen. In dieser Bachelorarbeit soll dabei das Verhalten von Barium Ionen vom Beschleuniger am Argonne Lab (Chicago) in Xenon Eis untersucht werden.

Kontakt: Peter Fierlinger oder Mike Marino.

Messung der Myonnachweiswahrscheinlichkeit des ATLAS-Detektors am LHC / Measurement of the Muon Detection Efficiency of the ATLAS Detector at the LHC

Messung der Wärmekapazität und der Dichte verschiedener UMo/Al-Proben (Thema ist schon vergeben.)

Messung des Myonenflusses im Untergrund-Labor (UGL) der TU München (Thema ist schon vergeben.)

Microscopic Simulation of Processes in a GEM-based Time Projection Chamber

A novel kind of detector for 3-D tracking of charged particles in particle physics experiments, a Time Projection Chamber (TPC) with Gas ELectron Multiplier (GEM) readout has been co-developed at the institute E18. 

First data have been taken with a prototype detector in 2011. The goal of several bachelor theses is to compare the existing detector simulation with real data, and to improve the models of physics processes in the simulation chain. This includes the creation, drift and diffusion of charge carriers, the implementation of gain fluctuations and the study of the effect on the resolution, and the reconstruction of detector signals using algorithms for pulse shape analysis and clustering. In the course of the theses, a good knowledge of physics processes in particle detectors will be acquired. A basic knowledge of C++ and Linux is required.

Supervision: Dr. B. Ketzer and Dipl.-Phys. Felix Böhmer

Modellierung von GRB Afterglow-Lichtkurven basierend auf hydrodynamischen Simulationen / GRB afterglow lightcurve fitting based on hydrodynamics simulations (Thema ist schon vergeben.)

Molecular self-assembly on exotic materials

In this experimental project, the self-assembly as well as the properties of molecular nanostructures on a bismuth surface will be studied by high-resolution Scanning Tunneling Microscopy. The low electronic density of this unusual surface is expected to only induce a weak coupling of molecules and substrate. Accordingly, in contrast to more reactive surface, intrinsic functional properties of the molecules might be preserved upon adsorption.
Advisor: Dr Auwärter / Prof Barth

Molekulare Rotoren an Oberflächen

In diesem experimentellen Projekt werden einzelne molekulare Rotoren, die auf Oberflächen verankert werden, direkt mittels Rastertunnelmikroskopie untersucht. Insbesondere wird die Dynamik durch temperaturvariable Messungen studiert, bzw. direkt durch molekulare Manipulation induziert.

Molekulares Computing mit DNA / Molecular computing with DNA

DNA-Hybridisierungsreaktionen können dazu verwendet werden, molekulare "Schaltkreise" zu entwerfen, die z.B. logische Funktionen auswerten oder molekulare Signale verstärken können. Dies basiert auf sogenannten "Strangverdrängungsreaktionen", in denen molekulare Signale durch ein molekulares Reaktionsnetzwerk propagieren. Solche Systeme könnten z.B. für die Analyse komplexer molekularer Gemische - z.B. für die Bewertung von microRNA-Levels - verwendet werden. Im Rahmen dieser Arbeit sollen einige einfache solcher molekularer Schaltkreise mit Hilfe von Fluoreszenzmessungen untersucht und deren dynamisches Verhalten computerunterstützt modelliert werden.

Moleküldynamiksimulation von Strukturmotiven in Proteinen

Proteinmoleküle sind von vielfältiger funktioneller Bedeutung für lebende Zellen. Proteine enthalten charakteristische Strukturmotive. Die Flexibilität und molekulare Dynamik dieser Strukturmotive ist essentiell für deren Funktion. Mit Hilfe von Moleküldynamiksimulationen soll die Dynamik ausgewählter Strukturmotive untersucht werden. Zum Einsatz kommen dabei auch neue Methoden zum verbesserten Absuchen relevanter Strukturzustände eines Proteins.

Monte Carlo Simulationen für die Optimierung polarisierender elliptischer Neutronenleiter

Für das Instrument MIRA am FRM II werden elliptische Neutronenleiter installiert werden, welche die Strahlintensität auf eine kleine Probe für spätere Experimente mit extremen Umgebungen, wie zum Beispiel hohem Druck, fokussieren. Dies soll auch für polarisierende Neutronen möglich sein. Ziel der Arbeit ist es, mit Hilfe des Software-Pakets McStas Monte-Carlo Simulationen fokussierende Leiter bezüglich Länge und Oberflächeneigenschaften für maximal erreichbare Intensität und Polarisation zu optimieren.

Supervision: Prof. Böni / Dr. Georgii

Monte Carlo Simulations for the optimization of polarizing elliptic neutron guides

It is planned to install elliptic neutron guides at the beam line MIRA at FRM II to focuse neutron beams on small samples which will be exposed to extreme conditions like high pressure. The focusing shall also work for polarized neutrons. The goal of the work is to conduct Monte-Carlo simulations using the software package McStas in order to optimize the geometry of the guides and the properties of the surface for maximum intensity and high polarization.

Supervision: Prof. Böni / Dr. Georgii

Musterbildung in getriebenen Sytemen / Pattern formation in out of equilibrium systems

In getriebenen Systemen kann es zu sponatnen Musterbildungsprozessen kommen. Erst kürzlich wurde ein ganz neuartiges System der Musterbildung entdeckt und im Rahmen der Arbeit sollen die physikalischen Prinzipien die zu der Musterbildung führen untersucht werden. Es gibt kkonkrete Vorhersagen, wie sich Fluktuationen in so einem System verhalten, und diese sollen überprüft werden, bzw. neue Konzepte entwickelt werden. Die Arbeit ist experimentell, setzt jedoch eine starke Kenntnis in der Theorie statistischen Mechanik voraus.

Nanomechanics with Lipid Bilayers

The mechanical properties of Lipid Bilayer Membranes have great influence on the functionality and state of Membrane proteins and are therefore of prominent importance for life itself. In this project the student will study the stability of Lipid Membrane Models by means of Atomic Force Microscopy. This is accomplished by vertically compressing a Lipid Bilayer both elastically and plastically. Such a nano-puncturing experiment yields unprecedented physical insights into membrane nanomechanics.

Advisor: Prof. Hugel / Frank Stetter

Nanoparticles based solar cells (Thema ist schon vergeben.)

Nano-structuring of active layers for organic solar cells (Thema ist schon vergeben.)

Nanostrukturierte Blockcopolymerfilme / Nanostructured block copolymer films (Thema ist schon vergeben.)

Oligomerization of \(\alpha\)-Synuclein

In this experimental project, the student will determine the size of alpha-Synuclein oligomers with various experimental methods. Such oligomers are the toxic species in Parkinson's Disease, but their size and mode of action is still unclear. The project will involve a literature review and the expression and purification of mutants of alpha-Synuclein. The oligomer size is then quantitatively evaluated by light scattering and atomic force microscopy.

Advisor: Prof. Hugel / Frank Stetter

Optimierung der Modulations-Eigenschaften von Halbleiter-Laserdioden / Optimization of the modulation performance of semiconductor laser diodes (Thema ist schon vergeben.)

Optimierung und Messungen an einem optischen Teststand zur Charakterisierung von Photosensoren für Experimente in der Astroteilchenphysik

Photosensoren spielen in fast allen Experimenten der Astroteilchenphysik eine entscheidende Rolle. Für das zukünftige LENA (Low Energy Neutrino Astronomy) Projekt wurde am Lehrstuhl E15 ein optischer Teststand für Photosensoren aufgebaut. In dieser Bachelorarbeit soll das Datenaufnahmesystem mit Hilfe der Programmiersprache Labview optimiert werden und anschließend erste Messungen mit Photomulitpliern durchgeführt werden, um sie auf ihre Eignung für LENA zu testen.

Betreuer: Prof. Dr. Lothar Oberauer und Dipl. Phys. Marc Tippmann

Optimization of a Variable Conductance Heatpipe (VCHP) for the eROSITA Satellite (Thema ist schon vergeben.)

Optische Kalibrierung von Strömungssensoren

Snookie ist ein Forschungsprojekt des Exzellenzclusters CoTeSys, dessen Ziel die Implementierung eines Strömungssensorsystems auf einem autonomen Unterwasserfahrzeug ist.

Aufgabe der Bachelorarbeit wird sein, einen Strömungs­sensor zu eichen, indem optisch die Spur eines Farbstoffmarkers mit zwei Hoch­geschwindigkeitskameras aufgezeichnet und mit einfacher Bildverarbeitung die Strömungsgeschwindigkeit über dem Sensor rekonstruiert wird.

Advisor: Prof. van Hemmen, Andreas Vollmayr

Optisches Pumpen von \({}^{199}\mathrm{Hg}\)-Atomen mit einem UV-Laser (Thema ist schon vergeben.)

ORR Studies at \(\mathrm{Pt}\) Decorated \(\mathrm{TiO}_x\mathrm{C}_y\) Powders (Thema ist schon vergeben.)

Photon-Blockade mit attraktiver Nichtlinearität (Thema ist schon vergeben.)

Photonic crystals … control of light at the nanoscale. (Thema ist schon vergeben.)

Plasma Wakefield Acceleration

Study of the phase space of a proton bunch bunch coming out of a plasma cell. The output of a fully relativistic 'particle-in-cell' simulation of a proton bunch passing through a plasma cell will be analyzed and the properties of the output protons will be parametrized.

Contact: Prof. Patric Muggli, MPI Physics

Plasmonic nanoparticle arrays to control light-matter interactions (Thema ist schon vergeben.)

Polarisierte Neutronen am Instrument BioDiff – Eine Pilotstudie (Thema ist schon vergeben.)

Polymer based thin films for new concepts of energy storage (Thema ist schon vergeben.)

Präzise Untersuchung des Top Quarks and zukünftigen Collidern / Top Quark Precision Studies at Future Colliders

The Top Quark, as the heaviest elementary particle known today, is an interesting object of study to precisely test the Standard Model of particle physics, and to provide access to new physics at higher energy scale. In the context of a future high-energy linear electron-positron collider we study the possibility for precision measurements of the properties of top quarks. This project provides the opportunity to study various aspect of top quark reconstruction in detailed physics and detector simulations.

Contact: Frank Simon

Präzisions-Messroboter für Magnetfeldvermessung

Beim Aufbau des Neutron-EDM-Experiments (Elektrisches Dipolmoment) am FRM-II wird eben die automatische Steuerung aller Abläufe aufgebaut. Der Fokus dieser Bachelorarbeit sollte die Steuerung eines nichtmagnetischen Messroboters, sowie die Messung und die Auswertung von Magnetfeldern sein.

Kontakt: Peter Fierlinger oder Stefan Stuiber.

Programmierung von Feedbackalgorithmen zur aktiven Magnetfeldkompensation

Im UCN-Labor am FRM-II können in einem weltweit einzigartigen Aufbau mit Magnetfeldspulen mit 9x6x6 m Größe und 180 Magnetometern in einem großen Raumbereich das Erdmagnetfeld und verschiedene Störquellen aktiv kompensiert werden. In dieser Bachelorarbeit sollen dazu verschiedene Algorithmen entwickelt, optimiert und in c/c++ implementiert werden.

Kontakt: Peter Fierlinger oder Tobias Lins.

Pulse-shape analysis for the EXO experiment

The Enriched Xenon Observatory (EXO) for double beta decay measures the rare decay of \({}^{136}\mathrm{Xe}\) into  \({}^{136}\mathrm{Ba}\) as the worldwide largest experiment. Our group is involved in the reconstruction of events in the detector. The bachelor thesis should deal with the investigation of pulse shapes to improve extraction of event information, including energy, event topology, and signal detection. We use real and new data that is currently used to extract a new limit on double beta decay. Good programming skills are required.

Quantenmechanische Analoga klassischer Streueffekte: Regenbogen- und Glory-Streuung / Quantum mechanical analogues of rainbow and glory effects in classical scattering (Thema ist schon vergeben.)

Quantitative Modellierung von Feststoffkatalysatoren

Die quantitative Modellierung von Feststoffkatalysatoren erfordert eine genaue quantenmechanische Beschreibung der involvierten molekularen Elementarschritte an der Festkörperoberfläche und die statistische Auswertung ihres Wechselspiels bei gegebenen Reaktionsbedingungen. Entsprechende first-principles mikrokinetische Modelle haben inzwischen Vorhersagepotenzial erreicht, wurden bislang aber primär für die Simulation zeitlich konstanter Reaktionsbedingungen eingesetzt.

In diesem theoretischen Projekt soll anhand eines bestehenden mikrokinetischen Modells für die CO Oxidation an einem Oxidkatalysator untersucht werden, ob eine Steigerung des katalytischen Umsatzes durch zeitliche Variation der Reaktionsbedingungen (Partialdrücke, Temperatur) erreicht werden kann. Die zeitliche Variation kann hierbei von einfachen Profilen (Sägezahn, Rechteck) ausgehend bis hin zu komplexen Mustern optimiert werden. Freude am Arbeiten mit Computern und Programmierkenntnisse (z.B. Python) sind erwünscht.

Quarkonium dissociation at the Large Hadron Collider

Ongoing experiments at the Large Hadron Collider (LHC) at CERN explore heavy ion collisions in an unprecedented energy window, with lead nuclei colliding now at a centre-of-mass energy of 2.76 TeV per colliding nucleon pair.

The aim of these experimental investigations is the formation of the Quark Gluon Plasma (QGP), a new state of matter that should originate when nuclear matter undergoes a phase transition from its normal hadronic state to a deconfined partonic phase, transition predicted by QCD, the theory of strong interactions, at a temperature of about 170 MeV. Such studies have important cosmological and astrophysical implications, given that we believe that the QGP was existing in the early universe, filling all space a few microseconds after the Big-Bang.

Heavy quarkonium dissociation is one of the phenomena used to obtain information about the quark-gluon plasma formation in heavy-ion collisions. Recent theory results based on effective field theory gives a description of this phenomena inside a Schroedinger equation with a complex potential. The aim of this thesis is to study the correct way of defining the eigenfunctions and eigenvalues for this problem and write a computer program able to find them numerically at different temperatures.

Prerequisites: Quantum Mechanics I and II and some basic knowledge of computer programming.

Advisor: Prof. N. Brambilla/PD Dr. A. Vairo/Dr. Miguel Escobedo

Rastertunnelmikroskopuntersuchung von thermisch induzierten Phasenübergängen von Bisphenol A auf Münzmetallen / STM investigation of thermally induced phase transformation of Bisphenol A on coinage metal surfaces

In this experimental project, the student will have the opportunity to explore and visualize in real space the interplay of hydrogen bonding and metal co-ordination of DNA/RNA-bases in vacuo. As part of it, it is expected that the following tasks are going to be performed: a critical literature review on the topic, training and use of ultra-high vacuum surface preparation and characterization techniques, and scanning tunneling microscopy data analysis.
Advisor: Drs. A. Papageorgiou & J. Reichert / Prof Barth

Reaction dynamics of the anode reaction of a fuel cell fed with CO-contaminated H2 gas (Thema ist schon vergeben.)

Real-time optoelectronics of nanoscale circuits (Thema ist schon vergeben.)

Refinement and completion of the CEDAR likelihood tuning for the COMPASS Primakoff 2009 data

Kontakt: Nagel/Jan Friedrich

Refinement of the Monte Carlo description of the COMPASS silicon microstrip detectors in terms of secondary electron tracks

Kontakt: Jan Friedrich

Schaltbare polymere Hydrogele / Switchable polymeric hydrogels (Thema ist schon vergeben.)

Schichtdickenmessung organischer Schnittbilder (Thema ist schon vergeben.)

Searching for signals from dark matter annihilations

Dark matter particles could be annihilating in the center of our Galaxy at a rate large enough to observe their annihilation products (gamma rays, neutrinos, positrons, antiprotons, etc) over the expected astrophysical fluxes. The goal of this bachelor thesis consists in calculating the expected fluxes from dark matter annihilations and in comparing those predictions to the existing data, in order to set constraints on the properties of the dark matter particle.

Selbst-Assemblierung organischer Monolagen an der flüssig-fest Grenzfläche / Self-assembly of organic monolayers at the liquid-solid interface

Zweidimensionale organische Strukturen auf Oberflächen sind für viele Anwendungen in der Oberflächenfunktionalisierung, Katalyse, Sensorik und Molekularelektronik von besonderem Interesse. In der Grundlagenforschung ist es wichtig die Mechanismen der Selbstassemblierung fundamental zu verstehen. In dieser Bachelorarbeit werden molekulare Monolagen mittels Selbst-Assemblierung auf inerten Oberflächen (Graphit(001), Au(111)) durch Aufbringen eines Lösungstropfens präpariert. Die Charakterisierung erfolgt mittels hochauflösender Raster-Tunnel-Mikroskopie. Aus den im Ortsraum gewonnen Strukturdaten werden Strukturmodelle abgeleitet und mittels Molekularmechanik simuliert um intermolekulare Bindungen und damit die Strukturbildung zu verstehen. Zusätzlich werden als weitere Parameter das Lösungsmittel und die Konzentration variiert.

Kontakt: Dr. Lackinger / Prof. Heckl

Self interdiffusion in \({}^{56}\mathrm{Fe}\)/\({}^{57}\mathrm{Fe}\) multilayers by PNR

Isotopic \({}^{56}\mathrm{Fe}\)/\({}^{57}\mathrm{Fe}\) multilayers will be grown using the electron evaporation technique under UHV conditions. Polarized neutron reflectrometery will be used to investigate the self-diffusion coefficient in these multilayers. The film quality will be investigated by x-ray reflectometery and other magnetometric techniques. In-situ investigations will be done at the neutron reflectometer REFSANS.

Supervision: Dr. Amitesh Paul, Prof. Dr. Peter Böni

Self-Organization and Wave Phenomena during Electropolishing of Si wafers (Thema ist schon vergeben.)

Simulation von Elektronentransport in organischen Solarzellen (Thema ist schon vergeben.)

Single Molecule Friction (Thema ist schon vergeben.)

Smart thin films made by switchable polymers (Thema ist schon vergeben.)

Spatially Resolved Anomalous Nernst Effect Measurements (Thema ist schon vergeben.)

Spectroscopy of femtosecond proton transfer in a nano-sized molecular crystal (Thema ist schon vergeben.)

Spinwellenausbreitung in optimierten CoFeB-Dünnschichten / Spin wave propagation in optimized CoFeB thin films (Thema ist schon vergeben.)

Spitzenverstärkte Raman-Streuung (TERS) (Thema ist schon vergeben.)

Structural characterization of model dye-sentitized solar cells (Thema ist schon vergeben.)

Structure formation and electronic properties of amino acids and peptides at solid-liquid interfaces

The experimental project involves the preparation of amino acid or peptide monolayers on surfaces at biologically relevant solid-liquid interfaces. The experiments will be done utilizing scanning probe microscopy, and will be accompanied by literature research and theoretical modelling of the measured results.
Advisor: PD Dr. W. Schindler / Prof. J. Barth

Strukturbildung und Regulation von Keratin-Netzwerken / Formation and Regulation of Keratin-Networks

Das Zytoskelett einer Zelle gibt ihr Stabilität gegen Krafteinwirkung von außen und bleibt dabei elastisch und reißfest. Die Mechanik wird dabei durch drei verschiedene Netzwerke lokal innerhalb einer Zelle bestimmt: dem Aktinzytoskelett, den Mikrotubuli und den Intermediärfilamenten, wie zum Beispiel dem Keratin. Ziel des Projekts ist die Untersuchung der Interaktion des Aktinnetzwerkes mit Keratinnetzwerken. Im Rahmen der Bachelorarbeit soll dabei mit einer Vielzahl von spektroskopischen Methoden, hochauflösenden Mikroskopieverfahren und digitaler Bildverarbeitung diese Interaktion charakterisiert werden.

Studien von Kalorimeter Cluster Shapes in Proton-Proton Kollisionen mit ATLAS

Betreuer: Dr. Sven Menke,  menke@mpp.mpg.de

Studies of detector alignment stability for a GEM-TPC inside the FOPI experiment

To improve vertex resolution performance of the FOPI experiment at GSI it has been upgraded with a Time Projection Chamber (TPC) (developed at TUM in collaboration with other institutes) in a physics run with a pion beam in 2011. To correct for the natural limits concerning relative mechanical mounting accuracy of the two detector systems, positional alignment based on actual track data is required. The goal of the project is to use (and improve) existing software to study alignment stability over time and the possible influence of external parameters. Since the reconstruction software is written in C++, basic knowledge of object-oriented programming is desirable.

Supervision: Dr. B. Ketzer and Dipl.-Phys. Felix Böhmer

Studium der elektronenstrahlinduzierten Lichtemission von Edelgasmischungen

Die Emission von Edelgasmischungen soll über einen weiten Spektralbereich und einen weiten Konzentrationsbereich systematisch untersucht werden. Die Anregung erfolgt dabei mit niederenergetischen Elektronenstrahlen. Neben der prinzipiellen physikalischen Fragestellung, welche Emissionen beobachtet werden, ist die Studie für die Anwendung bei Lichtquellen und Gaslasern von Bedeutung. Die Apparatur ist vorhanden und auch bereits weitgehend aufgebaut.

Betreuer: PD DR. A. Ulrich / Dr. T. Heindl, T. Dandl

Study of Novel Silicon-based Photon Sensors / Untersuchung neuartiger Lichtsensoren auf Siliziumbasis

Silicon photomultipliers are compact light sensors with various applications in fundamental and applied research, among them the readout of highly granular calorimeters in next-generation particle physics experiments. We study the behavior of these devices in the laboratory and in particle beams at major accelerator centers.

Contact: Frank Simon

Study of particle identification capabilities of a GEM-TPC

A Time Projection Chamber (TPC) is a gaseous detector for 3-dimensional particle tracking. Charged particles traversing the detector ionize the active gas mixture, the created charge is then measured in order to recontruct the particle track. In addition, the energy loss of the particle while traversing the active detector volume can be determined from the measured signal amplitudes. The energy loss per length in matter is described by the Bethe-Bloch formula, which allows identification of particles with known momentum up to a certain probability. A large prototype of a novel kind of TPC based on the Gas Electron Multiplier (GEM) has recently been employed in an experiment at GSI, Darmstadt. In the course of the thesis, a first comprehensive study of the particle identification capabilities of this detector should be carried out using (but also optimizing) existing reconstruction and analysis software (C++).

Supervision: Dr. B. Ketzer and Dr. Markus Ball

Suche nach dem Higgs-Boson in Zerfaellen in 4 Myonen mit dem ATLAS-Detektor am LHC / Search for the Higgs Boson in Decays into 4 Muons with the ATLAS Detector at the LHC (Thema ist schon vergeben.)

Suche nach schweren Eichbosonen mit dem ATLAS-Detektor am Large Hadron Collider / Search for Heavy Gauge Bosons with the ATLAS Detector at the Large Hadron Collider

Suche nach supersymmetrischen Teilchen mit dem ATLAS-Detektor am LHC / Search for Supersymmetric Particles with the ATLAS Detector at the LHC (Thema ist schon vergeben.)

Suche nach ungetriggerten Gamma-ray Bursts in den Fermi/GBM Daten / Search for untriggered GRBs in Fermi/GBM data

Fermi/GBM is a Gamma-ray Burst detector build at MPE, and operating on NASA's Fermi mission since 2008. It detects about 250 GRBs per year by a sophisticated triggering algorithm. Yet, several burst-like features escape the trigger algorithm. The task is to derive a software tool which allows easy manual inspection of the GBM data, and to determine the fraction of untriggered events.

Contact: J. Greiner (jcg@mpe.mpg.de)

Requirements: fun in writing software

Superconducting onchip interferometer (Thema ist schon vergeben.)

Superconducting single photon detectors (Thema ist schon vergeben.)

Superschwere Elemente: Bestimmung der Ordnungszahl / Superheavy Elements: Determination of the atomic number

Ein zentrales Thema in der Physik der Atomkerne ist die Suche nach den schwersten Elementen und nach den Grenzen ihrer Existenz. In den letzten Jahrzehnten wurden bei der GSI in Darmstadt, im Flerov-Labor in Dubna, Russland, und in anderen Labors weltweit wesentliche Fortschritte im experimentellen Nachweis schwerer Elemente, bis hin zum Element mit der Ordnungszahl 118, erzielt. Die experimentelle Evidenz ist überzeugend. Allerdings ist bisher für die schwersten Elemente (Z ≥ 113) weder eine direkte Anknüpfung mit bekannten Isotopen noch die Bestimmung einer Masse oder Kernladungszahl gelungen. Ein Forschungsprogramm bei E12 zielt auf die direkte erstmalige Bestimmung der Kernladungszahl mit Hilfe der charakteristischen Röntgenstrahlung hin, basierend auf früheren erfolgreichen Studien in leichteren Systemen.
In der vorliegenden Bachelorarbeit soll ein erster Schritt in diesem Forschungsprogramm getan werden: Simulationen des Experimentaufbaus und der zu erwartenden Ereignisse, und Beteiligung an einem ersten Testexperiment der Methode. Letzteres soll mit einem leichteren Fusionssystem am Tandembeschleuniger in Garching durchgeführt werden.

 

Synchronization phenomena in two coupled, nonlinear electrical oscillators (Thema ist schon vergeben.)

Systematic effects of secondary particles on a neutron lifetime measurement

The neutron lifetime experiment PENeLOPE (Precision Experiment on Neutron Lifetime Operating with Proton Extraction) shall trap ultra-cold neutrons (UCN) in a magnetic field created by superconducting coils. The lifetime measurement is done by on-line detection of the neutron beta-decay products protons and electrons. These might hit the experiment walls or ionize the rest gas in the experiment vacuum and create secondary charged particles. Using literature values and different simulation packages the effect of these secondary particles on the lifetime measurement shall be estimated.

Systematic Studies of Algorithms for Vertex Reconstruction in Particle Physics Experiments

A GEM-TPC is a gaseous detector for 3-dimensional particle tracking. A prototype has been developed at TUM in collaboration with other institutes and has been installed in the FOPI spectrometer at GSI, Darmstadt. The GEM-TPC is expected to improve the vertex resolution of FOPI significantly.

We want to use the vertex reconstruction toolkit RAVE for the analysis of data taken with FOPI.

The tasks of the thesis will be to study the performance of the various vertexing algorithms of RAVE with Monte Carlo simulations and compare the results to real data. Vertex resolutions of FOPI with and without the GEM-TPC should be compared.

GENFIT and RAVE are implemented in C++, experience with ROOT and object oriented programming is advantageous.

Supervision: Dr. B. Ketzer and Johannes Rauch

Systematische Studien zur Neutronenlebensdauermessung

Am Lehrstuhl E18 wird ein Experiment zur Bestimmung der Lebensdauer des freien Neutrons, PENeLOPE, aufgebaut. Dabei sollen sowohl die verbleibenden Neutronen, als auch direkt die Zerfallsprodukte gezählt werden. Ziel der Arbeit ist die numerische Untersuchung von statistischen und systematischen Effekten, die beim Experiment auftreten können.

Kontakt: Rüdiger Picker

Tagging of double tracks in the COMPASS silicon microstrip detector telescope

Kontakt: Holzgartner/Grabmüller/Jan Friedrich

Tempern und Charakterisierung von oxydischen Proben (Thema ist schon vergeben.)

Ternary polymer blends for application in organic photovoltaics (Thema ist schon vergeben.)

Test der Driftrohre fuer neue Myondetektoren fuer das ATLAS-Experiment / Test of the Drift Tubes for New Muon Detectors for the ATLAS Experiment

Test of the MAC-E Filter for the BOB Experiment

The BOB (BOund Beta-decay) Experiment aims to observe the theoretically predicted two-body decay of the neutron for the first time. In this rare decay-mode, the free neutron decays into a hydrogen atom and an electron anti-neutrino, with a branching ratio of 4.10^-6 of the three-body decay. The signature of this decay is monoenergetic neutral hydrogen atoms in their 2s state with kinetic energy 326 eV. One of the main challenges of this experiment is the detection of the neutral atoms. It is intended to ionise these atoms by the charge-exchange reaction in an argon cell. The ions of interest can then be selected using a MAC-E Filter. The components of this filter are currently being built. Once complete, the MAC-E filter must be constructed and tested to quantify its energy resolution.

Contact: Josephine McAndrew

The Grindhammer shower parameterization in Monte Carlo simulation for the COMPASS ECAL2 calorimeter

Kontakt: Uhl/Jan Friedrich

Thermal production of dark matter (Thema ist schon vergeben.)

Thermischer Transport in magnetischen Nanodrähten / Thermal transport in magnetic nanowires (Thema ist schon vergeben.)

Thermodynamische Charakterisierung supramokeularer Wirt-Gast Systeme / Thermodynamical characterization of supramolecular host-guest systems

Für die Selbstassemblierung sind sowohl enthalpische als auch - insbesondere bei supramolekularen Systemen - entropische Beiträge zur freien Energie maßgeblich. In dieser Arbeit sollen am zweidimensionalen Wirtsystem der Trimesinsäure (TMA), in dessen Poren Coronen Moleküle als Gäste eingelagert werden, die verschiedenen Beiträge zur freien Energie gemessen bzw. abgeschätzt werden.

Anhand von temperaturabhängigen Messungen der Löslichkeit und des Dampfdrucks können die entsprechenden Enthalpien durch die van’t Hoff Gleichung bestimmt werden. Entropien sind durch etablierte Standardmodelle näherungsweise abschätzbar. In dieser Arbeit soll untersucht werden, ob aus den Messdaten der Enthalpien und den abgeschätzten Entropien ein konsistentes Modell der Thermodynamik des TMA-Coronen Wirt-Gast Systems konstruiert werden kann. Für die Experimente werden Raster-Tunnel-Mikroskopie, UV-Vis Spektroskopie und Quarz-Kristallwaagen eingesetzt.

Kontakt: Dr. Lackinger / Prof. Heckl

Topological matter: from quantum Hall effect to chiral superconductors

The traditional definition of phases of matter relies on Ginzburg-Landau local order parameters, i.e. finite expectation values of some local observable breaking a certain symmetry; in the last few decades this paradigm has been overcome by the discovery of topological order, encoded into a set of quantum numbers that cannot be detected locally and are strongly affected by the geometry of the system. Moreover, quasiparticles with exotic exchange rules, called anyons (‘neither fermions nor bosons’), may appear in the low-energy spectrum and are envisaged to be useful for quantum information processing. The student will be guided from the basics of quantum Hall effect, where all of this appeared first, to more recent instances of topological matter, e.g. chiral superconductors; direct manipulation of some numerical code is foreseen to get grasp of these phenomena.

Contact: Dr. Matteo Rizzi

Towards Improved Intercalation Characteristics of \(\mathrm{Li}\) into \(\mathrm{TiO}_x\mathrm{C}_y\) (Thema ist schon vergeben.)

Towards smaller samples: Focusing techniques at constant wavelength reflectometers (Thema ist schon vergeben.)

Ultracold atoms in optical lattices: perfect versatile crystals at hand

Excellent control on laser light sources allows to create and shape a space-dependent Stark shift for atoms; when cooled down to extreme temperatures, the atoms feel it as an effective potentials to move into. Different periodic structures in diverse dimensionalities can be thus engineered and probed in an easier way than their solid state counterparts, opening a vast playground for quantum simulations and quantum information processing. The work proposed here starts from a review of the basic quantum optics and atomic mechanisms at the root of trapping, then touches the main achievements of this last decade and hopefully gets to the calculation of schemes to realize some simple Hubbard models; an example could be the tailoring of flat bands with as simple ingredients as possible.

Contact: Dr. Matteo Rizzi

Ultrakurze Ströme in Festkörpern

Wir untersuchen die Wechselwirkung zwischen kurzen Lichtpulsen und Festkörpern auf ultrakurzer Zeitskala. Das Steuern elektrischer Ströme direkt über ultrakurze Lichpulse im Bereich von Femtosekunden (1 fs = 10^-15 s) ist von großem wissenschaftlichem und praktischem Interesse, weil dadurch elektrische Schaltkreise um etliche Größenordnungen schneller gemacht werden können. Hierfür werden Pulse mit einer Dauer von wenigen Femtosekunden sowie einem Spektrum vom Extrem Ultraviolett (XUV) bis ins mittlere Infrarot (MIR) verwendet.

Inhalt der Bachelorarbeit ist de Präparation geeigneter Proben sowie die Messung ultrakurzer laserinduzierter Ströme in den Proben.

Untersuchung der Nachweiseffizienz der Myondetektoren des ATLAS-Experiments bei hohen Zaehlraten / Study of the Detection Efficiency of the Muon Detectors of the ATLAS Experiment at High Counting Rates

Untersuchung der Ortsaufloesung neuer, schneller Driftrohrkammern fuer das ATLAS-Experiment mit Teststrahldaten / Study of the Spatial Resolution of New, Fast Drift Tube Chambers for the ATLAS Experiment with Test Beam Data

Untersuchung eines Si-Streifendetektors zur Spurverfolgung von Strahlteilchen

Experimente mit sekundären Ionenstrahlen, die zukünftig am Schwerionensynchrotron der GSI, Darmstadt, durchgeführt werden sollen, erfordern die Spurverfolgung der einzelnen Strahlteilchen vor deren Auftreffen auf dem Reaktionstarget. Zu diesem Zweck untersuchen wir ortsauflösende Si-Streifendetektoren, die mit einer schnellen Signalauslese ausgestattet sind. Ein Prototypsystem ist vorhanden und einsatzbereit.

In diesem Projekt soll der Kandidat das Prototypsystem zunächst mit Quellenmessungen im Labor charakterisieren und danach in einem Experiment mit Protonen-Strahlen vom Tandembeschleuniger des MLL erproben.

Advisor: Prof. Dr. W. Henning / Dr. J. Friese

Untersuchung neuartiger Silizium-Avalance-Photodioden für das CALIFA-Kalorimenter (Thema ist schon vergeben.)

Untersuchung von Supraleitern in einer Diamantdruckzelle (Thema ist schon vergeben.)

Untersuchung von Temperaturgradienten in Mikro- und Nanostrukturen / Temperature gradients in micro- and nanostructures (Thema ist schon vergeben.)

Visualization of coronary arteries with phase-contrast x-ray computed tomography (Thema ist schon vergeben.)

Vorhersage der Bindegeometrie von Protein-Protein-Komplexen

Protein-Protein-Komplexe spielen bei praktisch allen biologischen Vorgängen eine entscheidende Rolle. Die Vorhersage solcher Interaktionen durch Computersimulationen ist wichtig für das Verständnis der Bildung von Protein-Protein-Komplexen.  Mit Hilfe von Protein-Protein-Docking-Methoden basierend auf einem vergröbertem Proteinmodell sollen mögliche Bindungsstrukturen von Protein-Protein-Komplexen berechnet werden. Es soll  vor allem der Einfluss  der Dynamik der Proteinpartner und die Genauigkeit des vergröberten Modells untersucht werden.

Weiterentwicklung und Messungen am Teststand für supraleitende Spulen

Am Lehrstuhl E18 wird ein Experiment zur Bestimmung der Lebensdauer des freien Neutrons, PENeLOPE, aufgebaut. Zur Speicherung der ultrakalten Neutronen wird ein neuartiger, topologisch komplizierter Magnet aus 28 Einzelspulen entwickelt. Diese Einzelspulen müssen jeweils vor Einbau getestet werden. Ziel der Arbeit ist die weiterentwicklung des existierenden Testkryostaten zum Test der Spulen und Tests an supraleitenden Solenoiden.

Kontakt: Rüdiger Picker

When size matters: Extracting distance and shape information through the electrosensory and mechanosensory system of fish.

The electrosensory system and the mechanosensory lateral line of fish share several anatomical similarities and need to extract information under comparable constraints. For both modalities, a simple dipole field suffices to describe moving objects sensed at a certain distance from the fish. Moreover, the action range – see below – extends to about one fish length. That is, provided the water flow fulfills the Euler equation, both the velocity field of water and the electric potential share the same mathematical characteristics.

Sichert et al. [PRL102 (2009) 058104] have already shown that the degree of shape information that the lateral line can extract from an object depends both on the object’s size and its distance to the sensory array; see also Goulet et al. [J. Comp. Physiol. A 194 (2008) 1-17]. For distances exceeding one fish length, the stimulus is nearly a perfect dipole. Thus only within the near range can fish extract shape-related multipole information from the flow field.

Here we want to extend the above approach to the passive electrosensory system by showing that for this sensory modality stimuli can also be regarded as perfect dipoles. Accordingly, shape information is only available within a prey-fish or object length. In both sensory systems, distance-related cues are available at behaviorally relevant distances, whereas shape information is severely limited by distance to the receiver. This project will nicely fit a student with interest in theoretical biophysics, electrodynamics, and continuum mechanics. On the basis of analytical calculations the student will be expected to perform simulations with Mathematica and Matlab.

Advisor: Prof. van Hemmen, Dr. Julie Goulet

Zeitaufgelöste Photoelektronenspektroskopie an substituierten Thiophenen (Thema ist schon vergeben.)

ZnO nanostructures for application in organic photovoltaics (Thema ist schon vergeben.)

Zwei kalte Atome in einer harmonischen Falle: Wechselwirkungen im Bose-Einstein-Kondensat / Two cold atoms in a harmonic trap: Interactions in a Bose-Einstein Condensate (Thema ist schon vergeben.)