Dichte und seltsame hadronische Materie

Prof. Laura Fabbietti

Forschungsgebiet

We are working mainly on strange things, which sounds maybe odd but it refers simply to particles containing a strange quark.

Why is the study of mesons and baryons with a strange content relevant for the human kind? One of the pioneering ideas behind this study was the hypothesis that neutron stars might have a condensate of strange particles in their core. Astronomers look at neutron stars and determine their mass and radii, we collide nuclei in the laboratory and try to produce high density environments, to measure there strange particles and help theoreticians in constraining models for neutron stars... among other things.

Adresse/Kontakt

James-Franck-Str. 1
85748 Garching b. München

Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter der Arbeitsgruppe

Professorinnen und Professoren

Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter

Lehrangebot der Arbeitsgruppe

Lehrveranstaltungen mit Beteiligung der Arbeitsgruppe

Titel und Modulzuordnung
ArtSWSDozent(en)Termine
Hadronenphysik an Beschleunigern, Symmetrien und Neutronensterne
Zuordnung zu Modulen:
VO 2 Fabbietti, L.
Mitwirkende: Kunz, T.
Donnerstag, 10:30–12:00
Ultrarelativistic heavy-ion collisions: The physics of the Quark-Gluon Plasma
Zuordnung zu Modulen:
VO 2 Fabbietti, L.
Mitwirkende: Dahms, T.
Montag, 12:00–14:00
Aufbau und Steuerung eines Messplatzes mit LabView
Zuordnung zu Modulen:
PS 4 Böhmer, M. Gernhäuser, R.
Leitung/Koordination: Fabbietti, L.
Dienstag, 09:15–11:00
Bachelorseminar zu Physik der Hadronen und Kerne
Zuordnung zu Modulen:
PS 4 Gernhäuser, R.
Leitung/Koordination: Fabbietti, L.
Dienstag, 13:00–14:00
Zusatzübung zu Experimentalphysik 1 für Lehramtstudierende
Diese Lehrveranstaltung ist keinem Modul zugeordnet.
UE 2 Kunz, T.
Leitung/Koordination: Pfleiderer, C.
E62-Journal-Club
Zuordnung zu Modulen:
SE 1 Fabbietti, L. Montag, 14:00–15:30
Einführung in Experimente der KTA
Diese Lehrveranstaltung ist keinem Modul zugeordnet.
PR 4 Gernhäuser, R.
Leitung/Koordination: Fabbietti, L.
FOPRA-Versuch 21: Lebensdauer-Messung
Zuordnung zu Modulen:
PR 1 Schönert, S.
Mitwirkende: Lalik, R.
FOPRA-Versuch 52: Schwerionenstreuexperiment am Tandem-Beschleuniger
Zuordnung zu Modulen:
PR 1 Fabbietti, L.
Mitwirkende: Lalik, R.Mathis, A.
FOPRA-Versuch 75: Teilchenphysik am Computer
Zuordnung zu Modulen:
PR 1 Fabbietti, L.
Mitwirkende: Wirth, J.
Kolloquium zur modernen Detektortechnologie
Zuordnung zu Modulen:
KO 2 Gernhäuser, R.
Leitung/Koordination: Fabbietti, L.
Freitag, 13:30–14:30
Literatur-Seminar zur Hadronenstruktur
Zuordnung zu Modulen:
SE 2 Fabbietti, L. Freitag, 15:00–16:30
Mentoring für Frauen im Physikstudium
Diese Lehrveranstaltung ist keinem Modul zugeordnet.
KO 0.1 Fabbietti, L.
Mitwirkende: Rohr, C.
Seminar zu aktuellen Fragen der Hadronen und Kernphysik
Zuordnung zu Modulen:
SE 2 Bishop, S. Fabbietti, L. Gernhäuser, R. Mittwoch, 09:15–10:30
Seminar zur Erforschung exotischer Kerne
Zuordnung zu Modulen:
SE 2 Friese, J. Gernhäuser, R.
Leitung/Koordination: Bishop, S.
Mittwoch, 10:30–11:30
Seminar zur Physik der starken Wechselwirkung
Zuordnung zu Modulen:
SE 2 Brambilla, N. Fabbietti, L. Kaiser, N. Paul, S. Montag, 14:00–16:00

Ausgeschriebene Angebote für Abschlussarbeiten an der Arbeitsgruppe

Analyse Dileptonen aus der Quark Gluon Plasma mit ALICE

Das ALICE Experiment am LHC untersucht Kernmaterie bei extrem hohen Dichten und
Temperaturen. Unter diesen Bedingungen erwartet man einen Phasenübergang von zu
Kernen gebundenen Quarks und Gluonen in einen ungebunden Zustand, dem
Quark-Gluonen Plasma (QGP). Elektron-Positron Paare können wertvolle Hinweise
über die frühe Phase des QGP liefern, da sie mit diesem nicht über die starke
Wechselwirkung interagieren. Sie werden z.B. in Form thermischer Strahlung
emittiert und geben daher direkten Hinweise auf die Temperatur, die in
Schwerionenkollisionen erreicht wird. Darüberhinaus erwartet man die
wiederherstellung der chiralen Symmetrie im QGP, was Auswirkungen auf die
Spektralfunktion von Vektormesonen hat, welche mittels des Zerfalls in
Elektron-Positron Paare gemessen werden kann.

Im Rahmen dieser Masterarbeit können wahlweise Daten von Blei-Blei Kollisionen
oder auch Kontrollexperimente in Proton-Blei und Proton-Proton Kollisionen
analysiert werden. Verschiedene Themenschwerpunkte stehen zur Auswahl:
Datenbasierte Messung von Rekonstruktionseffizienzen; Identifizierung von
Photonenkonversionen; Identifizerung von semileptonischen Zerfällen von D und B
Mesonen. Alle Arbeiten werden in einem C++ Framework (ROOT) durchgeführt.

geeignet als
  • Masterarbeit Kern-, Teilchen- und Astrophysik
Themensteller(in): Laura Fabbietti
Analyse von Anisotropischen Flow mit Symmetrischen Cumulants in ALICE am Large Hadron Collider

The produced matter in heavy-ion collisions resembles the so-called quark-

gluon plasma (QGP), which is a state of matter consisting of deconned

quarks and gluons. It is believed that such a state of matter existed in the

early Universe, just a few microseconds after the Big Bang. Its properties

can be experimentally studied by measuring the azimuthal anisotropy in the

momentum distribution of the produced particles in heavy-ion collisions, for

example in Pb+Pb collisions measured with the ALICE detector at CERN

Large Hadron Collider (LHC). Of particular interest is anisotropic ow phe-

nomenon, which is an observable directly sensitive to the properties of QGP.

In this project we introduce the basics of anisotropic ow, and we guide a

student throughout all steps needed for its nal measurement.

We start a project by briey introducing a theoretical framework within

which anisotropic ow phenomenon can be dened and quantied. Next,

we discuss to what extent such a framework is directly applicable in an

actual experiment. As a useful alternative tool developed by experimental-

ists for anisotropic ow measurement we discuss multi-particle correlation

techniques. We go in detail through the practical implementation of multi-

particle correlations (students are expected at this point to perform some sim-

ple analytic calculations, and to learn and perform some simple programming

in ROOT, which is nowadays the default object-oriented analysis framework

used in high energy physics by all major collaborations). We wind up the

project by letting student do an independent anisotropic ow analysis utiliz-

ing multi-particle correlations techniques over small data sample consisting

of real heavy-ion collisions recorded at LHC.

geeignet als
  • Bachelorarbeit Physik
  • Masterarbeit Kern-, Teilchen- und Astrophysik
  • Masterarbeit Applied and Engineering Physics
Themensteller(in): Laura Fabbietti
Charakterisierung der Entladung-Wahrscheinlichkeit einer Multi_GEM Detektors

Das ALICE (A Large Ion Collider Experiment) Experiment, welches sich am LHC (Large Hadron Collider), CERN, befindet, plant ein größeres Upgrade während der zweiten längeren Abschaltung in den nächsten Jahren. 

Ab 2018 sollen Pb-Pb Reaktionen mit einer Rate von 50 kHz aufgezeichnet werden, was eine Erhöhung der jetzigen Datenaufnahme um einen Faktor ~100 bedeutet. 

Diese Nachrüstung beinhaltet einen größeren Umbau der Time Projection Chamber (TPC). Dabei sollen die aktuell eingesetzten Auslesekammern (Multi-Wire Proportional Chambers - MWPC) mit Gas Electron Multiplier (GEM) ausgetauscht werden, um die sequentielle durch eine kontinuierliche Auslese zu ersetzen. 

Große Prototypen einer GEM basierten Auslesekammer für die ALICE TPC wurden bereits an der TU München gebaut (unter anderem mit dem größten Detektor seiner Art: https://www.ph.tum.de/latest/news/xxl-gem-alice/) und erfolgreich während Strahlzeiten am CERN (PS, SPS und LHC) und MLL in Garching getestet. 

Die Tests, die mit Prototypen und kleinen GEM Detektoren in den Laboren der TUM durchgeführt wurden, zielten auf einige der Anforderungen der kommenden Upgrades ab, wie die Energieauflösung und das Teilchenidentifikationsvermögen, Entladungswarscheinlichkeiten, zeitliche Stabilität der Verstärkung, Alterungseffekte oder die Minimierung des sogenannten Ionen Rückfluss.

Ziel dieser Arbeit ist die Messung von Entladungs-Wahrscheinlichkeiten der Multi-GEM Aufbauten in hoch-ionisierender Umgebung. Eine Vielzahl verschiedener Parameter, wie die Hochspannungs-Konfiguration, Art der GEM-Folie, Anzahl der GEM-Folien, Gas Mischungen und ihrer Reinheit müssen getestet werden um ein optimales Zusammenspiel zu finden, welches einen stabilen und lang anhaltenden Betrieb der GEM-Detektoren ermöglicht. 

Des weiteren muss der Detektor die Anforderungen einer guten Energieauflösung und effiziente Unterdrückung des Ionen Rückflusses erfüllen.

Unter Anderem ist das langfristige Verhalten von Teilchendetektoren ausschlaggebend für einen verlässlichen Betrieb in großen und komplexem Systemen wie ALICE.  

Dadurch ist eine Prüfung der Langzeiteigenschaften aller Materialien die in dem Detektor verbaut werden unerlässlich. 

Das zweite Ziel dieser Arbeit ist eine Untersuchung der Stabilität der Verstärkung einer Multi-GEM Struktur anhand eines kleines Prototypen, der hier am Departement der TUM

gebaut werden soll. 

geeignet als
  • Bachelorarbeit Physik
  • Masterarbeit Applied and Engineering Physics
Themensteller(in): Laura Fabbietti
Entwicklung eines Detektors mit COBRA GEMs

Die neuesten Entwicklungen in der MPGD Technologie fokussieren sich auf die so genannten `COBRA GEMs`.

Eine COBRA GEM ist eine GEM mit einer strukturierten Elektrode an der Oberfläche, die hilft, den Ionen-Rückfluss sehr effektiv zu Unterdrücken.

Um die Eigenschaften dieser COBRA GEMs in einer TPC-Anwendung zu charakterisieren soll eine umfassende R\&D Studie durchgeführt werden.

Das Ziel dieser Arbeit ist der Bau eines speziellen Detektors, der auf der COBRA-Technologie basiert und das Bestimmen dessen signifikanten Eigenschaften: Energie-Auflösung,

Ionen-Rückfluss Unterdrückung, Entladungs- und Verstärkungs-Stabilität.

geeignet als
  • Bachelorarbeit Physik
  • Bachelorarbeit Lehramt Physik
Themensteller(in): Laura Fabbietti
Untersuchung der In-Medium Eigenschaften der Hadronen

Das HADES Experiment, dass sich an dem Beschleuniger SIS18 (GSI, Darmstadt) befindet, befasst sich mit dem Verständnis über die Erzeugung und Eigenschaften von Teilchen in nuklearer Materie. In unserer Gruppe liegt der    Schwerpunkt auf der Untersuchung von Teilchen, die mindestens ein s-­‐Quark  enthalten (K0, K+, K-­‐ und Φ). Im Zuge dessen wurde bereits die Wechselwirkung von Kaonen mit Nukleonen in Proton-­‐ und Ion-­‐induzierten Reaktionen studiert. Die FOPI Kollaboration bestätigte schon das durch die Theorie hervorgesagte repulsive Kaon-­‐Nukleon Potential in pion-­‐induzierten Reaktionen, bei denen ein K0 im Ausgangskanal entsteht, mit einer Stärke von 20 MeV. Dieser Wert steht jedoch im Widerspruch zu dem von HADES gemessen Potential von 40 MeV in Ar+KCl, p+p und p+Nb Reaktionen. Daher wurde im Jahr 2014 ein Experiment mit einem sekundären Pionenstrahl auf zwei verschiedene Targets (Wolfram und Kohlenstoff) durchgeführt, welches weitere Aufschlüsse über die Stärke des Potentials geben soll. Pion-­‐induzierten Reaktionen eröffnen die Möglichkeit, den Bereich von niedrigen Transveralimpulsen, die besonders sensitive auf das repulsive Potential sind, zu studieren. Im Rahmen dieser Arbeit soll weiterführend die Stärke, des repulsiven Potential für neutral geladene Kaonen, in beiden nuklearen Umgebungen ( π-­‐+W, π-­‐+C) untersucht werden.

geeignet als
  • Bachelorarbeit Physik
Themensteller(in): Laura Fabbietti
Wechselwirkung zwischen Hyperonen und Nukleonen: von Experimenten am Beschleuniger zu Neutronensternen

The scope of this analysis it to investigate the hyperon-nucleon interaction by looking at the hyperons produced at accellerators experiments. A detailed knowledge of this interaction can help in testing different models about the content of neutron stars. Nobody knows what is contained inside these very dense onjects. There might be hyperon there but the interaction with nucleons governs the maximal mass that hyperon state can have and this should be veriefied by the meareuments of neutron star masses. This analyss  in particular is focused on the data collected with the HADES detector in pion+Nucleus reactions, where many hyperons are measured in the final state. The work consists in the development of a c++ based code to analyse the data and also simulations that are useful for the interpretation of the measurements.

Appropriate supervision is provided for those who are not experienced in programming but willing to learn it.

geeignet als
  • Masterarbeit Kern-, Teilchen- und Astrophysik
Themensteller(in): Laura Fabbietti

Abgeschlossene und laufende Abschlussarbeiten an der Arbeitsgruppe

Analyses of Anisotropic Flow with Symmetric Cumulants in ALICE at the Large Hadron Collider
Abschlussarbeit im Masterstudiengang Physics (Applied and Engineering Physics)
Themensteller(in): Laura Fabbietti

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.