Hadronenstruktur und Fundamentale Symmetrien

Prof. Stephan Paul

Forschungsgebiet

Our group involved in a number of research projects dealing with high energy particle physics and neutron physics.

Adresse/Kontakt

James-Franck-Str. 1/I
85748 Garching b. München
+49 89 289 12572
Fax: +49 89 289 12570

Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter der Arbeitsgruppe

Professorinnen und Professoren

Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter

Lehrangebot der Arbeitsgruppe

Lehrveranstaltungen mit Beteiligung der Arbeitsgruppe

Ausgeschriebene Angebote für Abschlussarbeiten an der Arbeitsgruppe

Analyse von hochreinem Helium-4

Eine neuartige Quelle für ultrakalte Neutronen wird derzeit am FRM II aufgebaut. Diese Quelle benutzt hochreines Helium-4 als Kühlmittel. Verunreinigungen mit Helium-3 müssen hierbei vermieden werden.
Um die Reinheit des Helium-4 zu bestimmen werden Gasproben am FRM II mit Neutronen bestrahlt. Durch Neutroneneinfang bildet das Helium-3 Tritium. Die Tritiumaktivität kann anschließend mit hoher Genauigkeit bestimmt werden.
Im Rahmen dieser Bachelorarbeit soll ein Messaufbau zur Bestimmung der Tritiumaktivität in Betrieb genommen, charakterisiert und optimiert werden.

CONTACT:  Dr. Andreas Frei
Email: Andreas Frei andreas.frei[at]tum.de

geeignet als
  • Bachelorarbeit Physik
Themensteller(in): Stephan Paul
Development of a Neural Network for Online Event Reconstruction for a Radiation Monitor
geeignet als
  • Bachelorarbeit Physik
  • Masterarbeit Kern-, Teilchen- und Astrophysik
Themensteller(in): Stephan Paul
Development of a Neural Network for Online Event Reconstruction for a Radiation Monitor

The Multi-purpose Active-target Particle Telescope (MAPT) is a newly developed radiation detector for space applications. The detector shall be used to monitor the radiation environment on spacecraft and satellites. It is most sensitive to low-energy protons and ions and can distinguish the particles by their interactions with the material of the detector.

In this thesis, a neural network shall be developed that can reconstruct the direction, energy, and species of the measured particle in near real time. You will have to design a network structure, train the network with simulation data, and assess its performance. The trained network shall then be ported to on a small on-board computer that can be implemented in MAPT.     

Tasks

§  Acquire necessary theoretical understanding of neural networks and the different architectures.

§  Implement a neural network in Python using existing libraries.

§  Train and validate the algorithm with detector data generated with the high-energy physics simulation tool Geant4.

§  Compare the performance of the network to existing analysis approaches.

 

Prerequisites

Experience in Python and C++ programming is helpful, but not required. An introductory course on C++ programming is offered.

 

Contact

Thomas Pöschl, Room PH1 3554, Thomas.poeschl@ph.tum.de

Prof. Stephan Paul, Room PH1 3263, stephan.paul@tum.de

geeignet als
  • Bachelorarbeit Physik
Themensteller(in): Stephan Paul
Monte-Carlo-Simulation eines Experiments mit ultrakalten Neutronen

Ein Experiment zur Bestimmung von Speichereigenschaften von ultrakalten Neutronen in diamantbeschichteten Gefäßen wurde kürzlich durchgeführt. Um die experimentell gewonnenen Ergebnisse besser interpretieren zu können soll der gesamte Versuch mit Monte-Carlo-Methoden simuliert werden.

Im Rahmen dieser Bachelorarbeit soll die verwendete Geometie in Solidworks erstellt und das Experiment anschließend simuliert werden. Die Simulationsergebnisse sollen mit den experimentell gewonnenen Daten verglichen und interpretiert werden. Gegebenenfalls können weitere experimentelle Daten aufgenommen werden.

Kontakt: Dr. Andreas Frei

Tel: 089 289 14260

Email: andreas.frei@tum.de

geeignet als
  • Bachelorarbeit Physik
Themensteller(in): Stephan Paul
Optimierung von mobilen Teleskopen

Vorhandene Teleskope sollen bezüglich Ihrer Bedienbarkeit optimiert werden. Hierzu ist eine Einarbeitung in das Thema der Weltraumbeobachtung Basis für die Erarbeitung der Optimierungsmaßnahmen notwendig. Die Planungen sollen an den Teleskopen umgesetzt und getestet werden.

Die Arbeit soll als Gruppearbeit von zwei bis drei Studierenden durchgeführt werden. Das Thema sollte interdisziplinär in den Bereichen Physik (Prof. Paul) EXC Universe (Dr. Andreas Müller) und Maschinenwesen (Prof. Neu) bearbeitet werden. 

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.

Kontakt: Rainer Stoepler 089/ 28914272 oder 0162 2944773

geeignet als
  • Bachelorarbeit Physik
Themensteller(in): Stephan Paul
Production and detection of meta-stable hydrogen atoms

 Context: The neutron decay is for many years subject of intense studies, as it reveals detailed information about the structure of the weak interaction. Using the two-body neutron decay into a hydrogen atom and an electron antineutrino n → H + the hyperfine population of the emerging hydrogen atom can be investigated.

Some of the produced hydrogen atoms (~ 10%) are in the meta-stable state 2S.

This special hydrogen atoms from the neutron decay are almost mono-energetic (325.7 eV), because of the nature of the two-body decay. 

In a first step we want to develop techniques to detect these special H(2S) atoms and analyze their properties (energy and hyperfine states).

We have recently constructed and built a time-of-flight setup (Bradbury-Nielsen gate chopper) with a strong proton source, by means of which we can measure the energy of charged particles with a resolution in the eV- region.

H(2S) can also be produced with protons, if they are passing a region with low pressure Cs-vapor. These atoms can be transformed in H-  by interaction with Ar-  vapor.

The 2S state can be detected by quenching the atom with the aid of an electric field to the 1S state. The emitted Lyman-alpha photons can be detected with a special photomultiplier.  The H- atoms can be measured with a magnetic spectrometer  or an electrostatic deflector.

All measurements with charged/neutral particles are done with a multi-channel-plate detector.

 

The working program of this master thesis is divided in:

 

-        Set up the Cs- and Ar- vapor system in the existing proton beam line

-        Set up of the quenching system with the photomultiplier

-        Design of the electrostatic deflector system (CAD and calculations with a beam optic program like TRANSPORT)

-        Measurements with the new setup.

 

Physics goals:

-        Determination of the charge transfer cross section of argon for H(2S) atoms for energies lower than 500 eV.

-        Development of a electrostatic deflector spectrometer

-        Optimization of a quenching system for H(2S) atoms

 

geeignet als
  • Masterarbeit Kern-, Teilchen- und Astrophysik
Themensteller(in): Stephan Paul
Untersuchungen zur Optik von Stabschrecken-Körper-Oberflächen

Die Arbeit soll als Gruppearbeit von zwei bis drei Studierenden durchgeführt werden. Das Thema sollte interdisziplinär in den Bereichen Zoologie  (Dr. Gebhardt Lehrstuhl für Zoologie WZW), Physik (Prof. Paul) und Maschinenwesen (Prof. Neu) bearbeitet werden.

Das Thema wird in bewertbare einzelne Arbeitspakete aufgeteilt sein. Neben der Einarbeitung in das Thema der Zoologie und Optik werden Fähigkeiten zur Team-Arbeit in Forschergruppen und Projektmanagement Fähigkeiten für Naturwissenschaftler weiterentwickelt.

Die Projektlastenhefte werden gemeinsam erarbeitet. Zur Unterstützung der Forschung sollen Simulationen und Funktionsmodelle erstellt werden.

Kontakt: Rainer Stoepler 089/ 28914272 oder 0162 2944773

geeignet als
  • Bachelorarbeit Physik
Themensteller(in): Stephan Paul
Weiterentwicklung einer Nebelkammer

Die Arbeit soll als Gruppearbeit von zwei  Studierenden durchgeführt werden. Das Thema sollte interdisziplinär in den Bereichen Physik (Prof. Paul) und Maschinenwesen (Prof. Neu) bearbeitet werden.

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

geeignet als
  • Bachelorarbeit Physik
Themensteller(in): Stephan Paul
Weiterentwicklung einer Paulfalle für Demonstrationszwecke und Studentenexperimente

Die Arbeit soll als Gruppearbeit von zwei Studierenden durchgeführt werden. Das Thema sollte interdisziplinär in den Bereichen Physik (Prof. Paul) und Maschinenwesen (Prof. Neu) bearbeitet werden.

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

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

Abgeschlossene und laufende Abschlussarbeiten an der Arbeitsgruppe

Untersuchung zu Pion-Photon-Reaktionen mit neutralen Pionen im Endzustand an COMPASS (CERN)
Abschlussarbeit im Masterstudiengang Physik (Kern-, Teilchen- und Astrophysik)
Themensteller(in): Jan Michael Friedrich

Kern-, Teilchen-, Astrophysik

Ziel der Forschung ist das Verständnis unserer Welt auf subatomarem Niveau, von den Atomkernen im Zentrum der Atome bis hin zu den elementarsten Bausteinen unserer Welt.