Max-Planck-Institute for Physics / Werner-Heisenberg-Institute (MPP)

Course with Participations of Group Members

Offers for Theses in the Group

Development of numerical integration algorithm in high-dimensional spaces

You will develop novel integration algorithms in high-dimensional spaces.  Possibilities include various forms of importance sampling algorithms and the further development of the Adaptive Harmonic Mean Integration algorithm using differently chosen volumes for integration.  Test problems will be chosen from physics projects to validate the algorithm.  Good programming skills and knowledge of linear algebra are a pre-requisite for the project.

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• Bachelor’s Thesis Physics

Supervisor: Allen C. Caldwell

Development and test of new fast readout electronics for future collider experiments

Experimente an kuenftigen Hochenergiebeschleunigern benoetigen wegen der hohen Teilchenkollisionsraten immer schnellere Ausleseelektronik, wobei die Messgenauigkeit nicht beeintraech-tigt werden darf. Verschiende Konzepte dafuer werden derzeit am Max-Planck-Institute in Muenchen entwickeltund in integrierte Schaltkreise (sog. ASIC Chips) in modernster Halbleitertechno-logie ueberfuehrt. Die verschiedenen Stufen der Entwicklung sollen in Bachelor- und Masterarbeiten im Messlabor und auf einsatzbereiten Teilchendetektoren unter den realistischen Betriebsbedingungen getestet werden. Die Testergebnisse fuehren wiederum zu einer Weiterentwicklung der Chips.

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• Bachelor’s Thesis Physics
• Master’s Thesis Nuclear, Particle, and Astrophysics

Supervisor: Hubert Kroha

Development of numerical algorithms for integration in high-dimensional spaces and applications to physics problems

You will develop novel integration algorithms in high-dimensional spaces.  Possibilities include various forms of importance sampling algorithms and the further development of the Adaptive Harmonic Mean Integration algorithm using differently chosen volumes for integration.  Test problems will be chosen from physics projects to validate the algorithm.  Good programming skills and knowledge of linear algebra are a pre-requisite for the project.

suitable as

• Bachelor’s Thesis Physics
• Master’s Thesis Nuclear, Particle, and Astrophysics

Supervisor: Allen C. Caldwell

Qualification of Piezo motors at cryogenic temperatures for the MADMAX axion dark matter search experiment

Für den Betrieb des MADMAX Experimentes wurden Piezo Motoren entwickelt, die bei kryogenen Temperaturen (4 K) funktionieren und einen Hub von bis zu 1 m haben. Die ersten gelieferten Prototypmotoren müssen bei kryogenen Temperaturen getestet und auf verschiedene Betriebsparameter untersucht werden. Qualification of Piezo motors at cryogenic temperatures for the MADMAX axion dark matter experiment In the context of the MADMAX dark matter axion search experiment Piezo motors have been developed for operation at cryogenic temperatures (4 K) for a stroke of up to 1 m. The first prototype motors that have been delivered will need to be tested at cyrogenic temperatures and several parameters need to be investigated.

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• Bachelor’s Thesis Physics
• Master’s Thesis Condensed Matter Physics
• Master’s Thesis Nuclear, Particle, and Astrophysics
• Master’s Thesis Quantum Science & Technology

Supervisor: Bela Majorovits

Search for CP Violation in production and decay of the Higgs boson with the ATLAS detector at the LHC

Eine wichtige Quelle fuer die Verletzung der CP- und damit der Zeitumkehrsymmetrie koennte in den Produktions- und Zerfalls-mechanismen des Higgs-Bosons zu finden sein. Neue Quellen der CP-Verletzung werden dringend gesucht, um die Existenz von Materie im Universum zu erklaeren. Das ATLAS-Experiment am Large Hadron Collider am CERN bietet die einzigartige Moeglichkeit nach solchen Effekten zu suchen. Dazu werden bereits aufgenommene Daten und Simulationsrechnungen der relevanten Prozesse im ATLAS-Detektor verwendet.

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• Bachelor’s Thesis Physics
• Master’s Thesis Nuclear, Particle, and Astrophysics

Supervisor: Hubert Kroha

Search for doubly charged Higgs bosons with the ATLAS detector at the LHC

Doppelt geladene Higgs-Bosonen sind ein eindeutiges Kennzeichen von Erweiterungen des Standardmodells der Teilchenphysik. Elementaren Teilchen mit doppelter wurden bisher noch nicht beobachtet. Die Experimente am LHC bieten die einzige Moeglichkeit nach solchen Teilchen in verschiedenen Produktions- und Zerfallskanaelen zu suchen. Dazu koennen vorhandene Daten des ATLAS-EXperiments im Rahmen von Bachelor- und Masterarbeiten verwendet werden.

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• Bachelor’s Thesis Physics
• Master’s Thesis Nuclear, Particle, and Astrophysics

Supervisor: Hubert Kroha

Search for boosted Z->e+e- decays with the ATLAS detector at the LHC using Machine Learning methods

In den Zerfaellen neuer schwerer Teilchen am Large Hadron Collider (LHC) treten haeufig stark geboostete Z-Bosonen auf, die in Elektron-Boson-Paare zerfallen koennen. Wegen der starken Buendelung der e+e-Paare werden neue Identifikationsmethoden benoetigt. Vorhergehende Studien im Rahmen einer Bachelorarbeit haben bereits gezeigt, dass mittels Machine Learning eine enorme Erhoehung der Nachweiswahrschein-lichkeit erreicht werden kann. Diese Methoden sollen nun weiterentwickelt und auf die Daten des ATLAS-Experiments am LHC angewendet werden

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• Bachelor’s Thesis Physics

Supervisor: Hubert Kroha

Search for charged Higgs bosons with the ATLAS detector at the LHC

In vielen Erweiterungen des Standardmodells der Teilchenphysik werden zusaetzliche Higgs-Bosonen vorhergesagt, darunter auch geladene Higgs-Bosonen, deren Zerfaelle sich deutlich von denen neutraler Higgs-Bosonen abheben, indem schwere top-Quarks im Endzustand auftreten. Im Rahmen von Bachelor- und Masterarbeiten sollen die verschiedenen Zerfallskanaele und Modelle jenseits des Standardmodells mit Hilfe von Daten und Simulationen des ATLAS-Experiments am LHC untersucht werden.

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• Bachelor’s Thesis Physics
• Master’s Thesis Nuclear, Particle, and Astrophysics

Supervisor: Hubert Kroha

Test of new muon deetctors for the upgrade of the ATLAS detector at Super-LHC

Die Strahlintensitaet des Large Hadron Colliders wird in den naechsten Jahren um beinahe eine Groessenordnung erhoeht werden, um noch besseren Zugang zu neuer Physik jenseits des Standardmodells der Teilchenphysik zu gewinnen. Fuer die erhoehten Proton-Kollisionsraten an diesem Super-LHC muessen auch die Experimente wie der ATLAS-Detektor noch wesentlich verbessert werden. Hierzu werden am Max-Planck-Institut in Muenchen neuartige Myondetektoren und deren Elektronik entwickelt und gebaut. Bachelor- und Masterarbeiten sollen sich mit dem Test dieser Detektoren befassen, die in der Regel am Institut stattfinden, aber bei hohen Bestrahlungsraten auch am CERN durchgefuehrt werden koennen.

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• Bachelor’s Thesis Physics
• Master’s Thesis Nuclear, Particle, and Astrophysics

Supervisor: Hubert Kroha

Investigation of signal response of the MADMAX axion dark matter search experiment

Im Rahmen des MADMAX Projektes zur Suche nach dunkler Materie Axionen werden verschiedene
Testaufbauten bei Raumtemperatur und in flüssigem Helium (4 K)
zur Kalibrierung und zur Untersuchung der genauen Signalantwort des
experimentellen Aufbaus betrieben. Es werden Reflektionsdaten Daten
genommen und ausgewertet.

In the frame work of the MADMAX projects several test stands at room tamperature and in liquid helium
for the investigation of the detailled system response and for calibration of the setup are being operated. Reflectivity data will be atken and analyzed.

suitable as

• Master’s Thesis Condensed Matter Physics
• Master’s Thesis Nuclear, Particle, and Astrophysics
• Master’s Thesis Applied and Engineering Physics
• Master’s Thesis Quantum Science & Technology

Supervisor: Bela Majorovits

Measurement of the optical properties of PEN scintillator for LEGEND200

PEN ist ein industriell hergestelltes Plastikmaterial, das das Interesse als Szintillator für Experimente der Teilchenphysik auf sich gezogen hat. PEN szintilliert im blauen Regime, ideal für viele Photosensoren. Zusätzlich hat PEN exzellente mechanische Eigenschaften. Ausserdem konnte eine sehr extrem niedrige Belastung surch natürliche Radiositope nachgewiesen werden. Dies macht PEN als strukturelles, szintillierendes Material für Experimente zur Suche nach extrem seltenen Ereignissen interessant. In diesem Zusammenhang wurden PEN Platten für das LEGEND200 Experiment zur Suche nach neutrinolosem Doppelbetazerfall hergestellt. Im Rahmen dieser Arbeit sollen die optischen Eigenschaften diser Platten vermessen werden. Es sollen verschiedene PEN Samples mit einem existierenden Messaufbau auf Emissions- und Absorbtionsspektrum, sowie Lichtausbeute und Attenuierungslänge untersucht werden.

PEN is an industrial plastic that  has drawn the interest as a new type of plastic scintillator material. PEN scintillates in the blue regime, which is ideal for most photosensor devices. In addition, PEN has excellent mechanical properties and very good radiopurity has been achieved, which makes it an ideal candidate as an active structural scintillator material in low-background physics experiments. In this context, PEN plates have been produced for use in the LEGEND200 experiment for the search of neutrinoless double beta decay. The goal of this thesis will be the measurement of the main optical properties of PEN. The emission and absorption spectrum, attenuation length, and light output will be measured for several PEN samples using existing setups.

suitable as

• Bachelor’s Thesis Physics
• Master’s Thesis Condensed Matter Physics
• Master’s Thesis Nuclear, Particle, and Astrophysics
• Master’s Thesis Biophysics
• Master’s Thesis Quantum Science & Technology

Supervisor: Bela Majorovits

Current and Finished Theses in the Group