de | en

Prof. Dr. Stephan Paul

Photo von Prof. Dr. Stephan Paul.
Telefon
+49 89 289-12571
Raum
PH: 3263
E-Mail
stephan.paul@tum.de
Links
Homepage
Visitenkarte in TUMonline
Arbeitsgruppe
Hadronenstruktur und Fundamentale Symmetrien
Funktion
Professur für Hadronenstruktur und Fundamentale Symmetrien

Lehrveranstaltungen und Termine

Titel und Modulzuordnung
ArtSWSDozent(en)Termine
FPGA Based Detector Signal Processing
Zuordnung zu Modulen:
VO 2 Paul, S.
Mitwirkende: Huber, S.
Do, 14:00–16:00, PH 3268
Kern-, Teilchen- und Astrophysik 1
Zuordnung zu Modulen:
VO 4 Heinrich, G. Paul, S. Mo, 08:30–10:00, PH HS2
Mi, 10:00–12:00, PH HS2
Happy Hour der Kern- und Teilchenphysik
Zuordnung zu Modulen:
HS 2 Kaiser, N. Paul, S.
Mitwirkende: Greenwald, D.Grube, B.
Di, 16:00–18:00, PH 3268
Satellitenbasierte Teilchenphysik
Zuordnung zu Modulen:
HS 2 Paul, S.
Mitwirkende: Pöschl, T.
Mi, 16:00–18:00, PH 3268
Exercise to FPGA Based Detector Signal Processing
Zuordnung zu Modulen:
UE 2 Gaisbauer, D. Huber, S. Levit, D. Steffen, D.
Leitung/Koordination: Paul, S.
Do, 16:00–18:00, PH 3268
Übung zu Kern-, Teilchen- und Astrophysik 1
Zuordnung zu Modulen:
UE 2 Krinner, F.
Leitung/Koordination: Paul, S.
Termine in Gruppen
FOPRA-Versuch 19: Durchgang von Betastrahlen durch Materie
Zuordnung zu Modulen:
PR 1 Paul, S.
Mitwirkende: Hollering, A.
FOPRA-Versuch 65: Positronen-Emissions-Tomographie (PET)
Zuordnung zu Modulen:
PR 1 Paul, S.
Mitwirkende: Gutsmiedl, E.
Kolloquium des Exzellenzclusters Universe
Zuordnung zu Modulen:
KO 2 Paul, S.
Repetitorium zu Happy Hour der Kern- und Teilchenphysik
Zuordnung zu Modulen:
RE 2
Leitung/Koordination: Paul, S.
Repetitorium zu Satellitenbasierte Teilchenphysik
Zuordnung zu Modulen:
RE 2
Leitung/Koordination: Paul, S.
Seminar zu aktuellen Forschungsthemen in der Teilchenphysik (für Mitarbeiter und Studenten)
Zuordnung zu Modulen:
SE 2 Märkisch, B. Paul, S. Do, 09:30–11:00, PH 3268
Seminar zur Physik der starken Wechselwirkung
Zuordnung zu Modulen:
SE 2 Brambilla, N. Fabbietti, L. Kaiser, N. Paul, S. Mo, 14:00–16:00, PH 3344

Ausgeschriebene Angebote für Abschlussarbeiten

Ausbildung für eine gute Laborpraxis

Im Rahmen des Grundpraktikums Physik am WZW sollen vorhandene Experimente an neuere Technologien angepasst werden. Hierbei sollen Minicomputer mit entsprechenden Sensoren eingesetzt werden. Hierzu sind Vorschläge zu erarbeiten und mindestens an einem Beispielexperiment praktisch umzusetzen. Die Arbeit kann auch als Gruppenarbeit mit bis zu 3 Studierenden bearbeitet werden.

Das Projektlastenheft wird gemeinsam erarbeitet. Das Thema wird in bewertbare einzelne Arbeitspakete aufgeteilt sein.

Kontakt: Rainer Stoepler 089/ 28914272 oder 0162 2944773

rstoepler@tum.de

geeignet als
  • Bachelorarbeit Physik
  • Bachelorarbeit Lehramt Physik
Themensteller(in): Stephan Paul
Construction and Test of a Scintillating-Fiber Tracker for a Measurement of the Proton Radius at CERN’s Super Proton Synchrotron

The proton is one of the primary building blocks of all matter in the visible universe and as such is at the core of the quest for understanding nature. Yet, many of its properties are not well understood. At the center of current interest stands its charge radius, oftentimes simply referred to as the proton radius. Recent measurements of this fundamental quantity are in significant disagreement with each other, in what is often called the proton radius puzzle.

As part of an international collaboration, we intend to measure the proton radius through elastic muon-proton scattering with a high-energy muon beam at CERN’s Super Proton Synchrotron starting in 2021. The experiment requires the development of several new particle detectors, among them a fast tracking detector made of scintillating-plastic fibers. The construction and test of this tracker is the main objective of this thesis.


Tasks

  • Acquire the necessary understanding of the fundamentals of particle detection, scintillating materials, photodetectors, and detector read-out electronics.
  • Perform initial tests of detector components in the laboratory environment.
  • Design, construct, and commission three prototype detectors.
  • Conduct a system test at the MAMI accelerator facility in Mainz.
  • Analyze the performance of the tracker system.


What We Offer

We offer you to make your contribution to a new experiment trying to solve one of the most puzzling discrepancies in our understanding of the nature of matter. You will gain experience in detector design, electronics design, and data analysis. And you will get the chance to perform an experiment at a particle accelerator facility!



geeignet als
  • Masterarbeit Kern-, Teilchen- und Astrophysik
  • Masterarbeit Applied and Engineering Physics
Themensteller(in): Stephan Paul
Herstellungsverfahren für Teilchendetektoren

Weiterentwicklung eines 3-D Druckers

Ein bereits vorhandenes Gerät soll evaluiert und notwendige Verbesserungen sollen integriert werden. Neben Software Modifikationen sind Anpassungen des mechanischen Aufbaues notwendig. Das Projektlastenheft wird gemeinsam erarbeitet.

Kontakt: Rainer Stoepler 089/ 28914272 oder 0162 2944773 rstoepler@tum.de

geeignet als
  • Bachelorarbeit Physik
Themensteller(in): Stephan Paul
Hyperpolarisation von Edelgasen

Aufbau einer Polarisationseinrichtung für Xe

Basierend auf vorhandenen Arbeiten zum Thema soll eine mobile Anlage zur Polarisation von Xe aufgebaut und getestet werden. Neben der Einarbeitung in das Thema der Polarisation von Xe für die NMR Spektroskopie und MRI Bildgeben werden Fähigkeiten zur Team-Arbeit in Forschergruppen und Projektmanagement Fähigkeiten für Naturwissenschaftler weiterentwickelt.

Zu Beginn wird das Projektlastenheft gemeinsam erarbeitet.

Kontakt: Rainer Stoepler 089/ 28914272 oder 0162 2944773

rstoepler@tum.de

geeignet als
  • Masterarbeit Kern-, Teilchen- und Astrophysik
  • Masterarbeit Applied and Engineering Physics
Themensteller(in): Stephan Paul
Kryotechnik Anwendungen

Auslegung eines Reinigers für das Befüllen einer Heliumkälteanlage

Für eine Helium Kälteanlage soll ein Reiniger ausgelegt, gebaut und getestet werden.

Das Projektlastenheft wird gemeinsam erarbeitet.

Kontakt: Rainer Stoepler 089/ 28914272 oder 0162 2944773

rstoepler@tum.de

geeignet als
  • Bachelorarbeit Physik
Themensteller(in): Stephan Paul
Lebensdauermessung des freien Neutrons

Aufbau einer Infrastruktur für ein Lebensdauerexperiment mit Ultrakalten Neutronen

Der Experimentaufbau wird zu Testzwecken ohne Neutronen betrieben.  Es handelt sich um einen Supraleitenden Magneten der als Speicher für Neutronen dient. Die hierzu notwendige Infrastruktur muss ausgelegt, aufgebaut und getestet werden.

Neben der Einarbeitung in das Thema der Kern und Teilchenphysik werden Fähigkeiten zur Team-Arbeit in Forschergruppen und Projektmanagement Fähigkeiten für Naturwissenschaftler weiterentwickelt.

Das Projektlastenheft wird gemeinsam erarbeitet.

Kontakt: Rainer Stoepler 089/ 28914272 oder 0162 2944773

geeignet als
  • Masterarbeit Kern-, Teilchen- und Astrophysik
  • Masterarbeit Applied and Engineering Physics
Themensteller(in): Stephan Paul
Optimierung der Konverterkristallherstellung für die Produktion von Ultrakalten Neutronen

Simulation einer Heliumkälteanlage mittels Matlab-Simscape®

Für eine bestehende Helium Kälteanlage zur Herstellung von UCN Konverterkristallen soll ein Simulationsmodell in Matlab® programmiert und getestet werden. Das Simulationsmodell soll zur Regleroptimierung und zur Ausbildung von Anlagenbedienern genutzt werden. Es ist eine Gruppenarbeit von bis zu 3 Studierenden möglich.

Das Thema wird in bewertbare einzelne Arbeitspakete aufgeteilt sein. Neben der Einarbeitung in das Thema der Kern und Teilchenphysik werden Fähigkeiten zur Team-Arbeit in Forschergruppen und Projektmanagement Fähigkeiten für Naturwissenschaftler weiterentwickelt. Die Projektlastenhefte werden gemeinsam erarbeitet

Kontakt: Rainer Stoepler 089/ 28914272 oder 0162 2944773

rstoepler@tum.de

geeignet als
  • Masterarbeit Kern-, Teilchen- und Astrophysik
  • Masterarbeit Applied and Engineering Physics
Themensteller(in): Stephan Paul
Search for New Particles at the COMPASS Experiment

In nature, quarks and gluons cannot exist as free particles and are always confined into hadrons. Unfortunately, the equations of the strong interaction that governs the behavior of quarks and gluons cannot be directly solved at energy scales where hadrons form. Hence theoretical predictions of hadron properties like masses and decay modes are very difficult. This is in particular true for hadrons that are made of the three lightest quarks: „up“, „down“ and „strange“. Also on the experimental side much confusion exists on what concerns masses, decay widths, and the assignment of quantum numbers of some observed states, let alone the interpretation of their internal structure.

Our group participates in the COMPASS experiment at CERN, where we study the production of mesons (hadrons with integer spin) in the scattering of a 190 GeV pion beam off a stationary proton target. The produced highly excited mesons have extremely short life times of the order of 10-24 seconds and can hence be measured only via their decay products. Our group employs and develops mathematically involved analysis tools in order to identify the produced mesons with high sensitivity and to measure their properties with high precision. We have recently found a new meson with surprising properties and also did groundbreaking work on precision measurements of the properties of the pion. This science is directly connected to the understanding of the strong force at large distances and low energies and the search for new forms of matter and therefore addresses one of the last open questions of the Standard Model.

This science project, involves the use of several state-of-the-art technologies:

  • Building of analysis models in close collaboration with theorists
  • Handling of very large data sets (several Petabytes)
  • Elaborate data fitting with more than 1000 parameters
  • Use of large computing clusters (200 cores at E18 + 2000 cores at LRZ/Excellence cluster)
  • Software development to exploit new CPU/GPU technologies

In addition, we operate and maintain a large-scale scientific apparatus, which involves tasks like:

  • Calibration of particle detectors
  • Adaptation of large simulation codes


We offer thesis topics at various levels of difficulty, which cover a wide range of subjects in strong-interaction physics, statistics and/or computer science. They include for example

  • Data handling and event selection
  • Simulation of high-energy scattering processes and detector response
  • Model building and model selection
  • Estimation of model parameters from high-dimensional data
  • Parallelization of analysis software

You have the opportunity to perform your own science analysis, e.g. searching for new particles and determining their properties. The analysis work can start at different levels within the analysis chain: from the selection of a reaction process itself in order to study the feasibility of a full-fletched analysis up to the final fitting process leading to scientific publications. The topic can be chosen according to personal preference and interest. Thesis projects usually involve travels to CERN.

Experience in programming (C++, Python) is helpful, but not required.

Contact: Boris Grube bgrube@tum.de, room PH1 3574, Tel. 089 289 12588