Bachelorarbeiten
Table of contents
Allgemeine Informationen zu Bachelorarbeiten am IKTP:
Die Vortragsfolien der Bachelor-Informationsveranstaltung im Wintersemester 2020/21 gibt es als Institutsübersicht hier zum Download. Die Folien der einzelnen Gruppen sind im weiteren Lauf dieser Seite verlinkt. Unter Forschung lässt sich im Link Publikationen eine Übersicht der bisherigen Bachelorarbeiten im IKTP mit pdf-Files erstellen.
Bitte melden Sie sich 1-2 Monate vor dem geplanten Beginn der Bachelorarbeit in der Arbeitsgruppe!
Teilchenphysik
Siehe auch: Aktuelle Informationen zu Abschlussarbeiten in der Professur Teilchenphysik.
Gruppenleiter
NameDr. Frank Siegert
Professur für Teilchenphysik
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Zertifikat der DFN-PKI für verschlüsselte E-Mails.
Besuchsadresse:
Andreas-Schubert-Bau, EG, Raum E17A Zellescher Weg 19
01069 Dresden
Sprechzeiten:
Nach Vereinbarung
Themenübersicht:
Investigating the polarization of vector bosons (VB) in VB production processes provides tests for the Standard Model's gauge symmetry structure and the concrete mechanism of electroweak symmetry breaking, as well as sensitivity to new physics. As one of the VB production processes with a very clean signature due to four charged leptons in the final state, the ZZ electroweak production process is very interesting for this purpose. Some literature studies on this process already exist. Since recently, the Monte-Carlo-Eventgenerator Sherpa is able to simulate polarized cross section of vector boson production. The goal of this thesis is to test this new feature with this process. Furthermore, aspects of this process not yet studied, such as the contribution of particle showers, can be investigated.
Investigating the polarization of vector bosons (VB) in VB production processes provides tests for the Standard Model's gauge symmetry structure and the concrete mechanism of electroweak symmetry breaking, as well as sensitivity to new physics. The ATLAS VB polarisation analysis is currently trying to measure the contribution of longitudinally-polarised W-bosons in the scattering of two same-charged W-bosons. To enhance the measurement’s sensitivity, artificial neural networks (ANNs) are used to separate the different VB polarisation components. At the moment, the Monte-Carlo simulations used to train the ANNs are based on the matrix element generator MadGraph.
Since recently, the event generator Sherpa is also able to simulate polarized cross sections of VB production processes. In preparation for its application in the ATLAS VB polarisation analysis, a first proof of concept study has been performed to investigate different methods to train ANNs to separate the VB polarisations. However, these investigations are so far based on “truth-level” simulations, i.e. without the inclusion of detector effects. In addition to extending the existing study to more complex training procedures, the goal of this Bachelor thesis is to apply the collected knowledge to “reconstruction-level” samples that include the effects of the detector simulation and object reconstruction. This allows a direct comparison of the expected measurement sensitivity when using ANNs trained on MadGraph vs. Sherpa-samples.
Triboson production V(->ll)V(->ll)V(->qq) is a component of the signal definition in vector boson scattering, but is sometimes ignored or generated as a separate process. This thesis should study the impact of the triboson component. In particular the effect of dim-8 EFT operators in the quartic vertex should be studied to quantify the effect of ignoring the triboson production in an EFT study.
In the Standard Model Effective Field Theory expansion operators of dim-6 can affect triple gauge couplings. Typically in VBS analysis dim-6 operators are not considered for EFT interpretations as they are better constrained on inclusive diboson analysis. Nevertheless, on the electroweak production of WZjj, diagrams with triple coupling play a role. In this thesis, we would like to quantify the possible effect of the dimension-6 operators when they are evaluated at their best limit value in the WZjj phase space. We will study as well the sensitivity of the WZjj to set limits on dim-6 operators by performing a fit to the data in this region only.
For the WZ fully leptonic resonant search the invariant mass distribution is used to look for a bump. Nevertheless in order to build the invariant mass using detector level information some assumptions are needed. One particularly important assumption we made is the W bosón is on-shell to be able to resolve the issue of the missing neutrino information. In this thesis, we would like to have a study of the impact of this assumption on the resonant mass reconstruction by comparing the detector reconstructed mass and the truth simulated mass.
The simulation of different polarisation states allows us to study effects from physics beyond the Standard Model in more detail. In this project we want to study, how effective-field-theory extensions of the Standard Model will affect different polarisations of W and Z bosons in WZ pair production at the LHC.
The simulation of different polarisation states allows us to study effects from physics beyond the Standard Model in more detail. In this project we want to study, how effective-field-theory extensions of the Standard Model will affect different polarisations of W bosons in W±W± pair production at the LHC.
The complexity of matrix element calculations for final states with a high multiplicity is so high, that their computational cost often limits theory simulations for the LHC. In this project we want to extend a machine learning based approach to simplify these calculations by approximating the matrix elements. The goal is to study various parameters for the architecture and training of deep neural networks in this approach.
For Heavy Ion collisions the Sherpa simulation program has to be able to simulate not only collisions from proton beams but also from neutron beams. This can be done by using some of the (few) available neutron PDFs or by a simple implementation of the (approximate) strong isospin symmetry, using proton PDFs with a swap of u and d quark densities. In this Bachelor project such a swapping should be implemented and validated against existing neutron PDF sets.
We will study a special effect in the matrix element of W+gamma production, where the differential cross section vanishes due to one specific polarisation combination. To this end we will use the Sherpa simulation program and analyse the simulation in analogy to analyses done with the ATLAS detector.
Experimentelle Teilchenphysik
Gruppenleiter
NameProf. Dr. Arno Straessner
Professur Experimentelle Teilchenphysik
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Besuchsadresse:
Andreas-Schubert-Bau, 4. OG, Raum 428 Zellescher Weg 19
01069 Dresden
Themenübersicht:
Bachelorarbeit, Wissenschaftliche Studien, Masterarbeit, Staatsexamensarbeit in Experimenteller Teilchenphysik
- Multivariate Analyse, Machine Learning und Künstliche Intelligenz
- Optimieren der Datenanalyse zur Teilchensuche und Teilchenrekonstruktion
- Anwendung und Weiterentwicklung von Analyse-Software zur statistischen Datenauswertung
Eine der Forschungsaktivitäten der ATLAS-Gruppe des Instituts für Kern- und Teilchenphysik ist die Suche nach Higgs-Bosonen in Erweiterungen des Standardmodells am Large Hadron Collider (LHC). Für diese Teilchensuche steht ein neuer Rekorddatensatz von insgesamt 200 fb-1 zur Verfügung, der ausgewertet werden soll. Weitere Daten zeichnet der ATLAS-Detektor derzeit auf.
Beim Zerfall von Higgs-Bosonen jenseits des Standardmodells treten häufig Tau-Leptonen im Endzustand auf. Die Suche nach Signalereignissen, die Unterdrückung des Untergrundes und die Erkennung von hadronisch zerfallenden Tau-Leptonen werden laufend optimiert. Dabei kommen Methoden des Machine Learning und statistische Datenauswertung zum Einsatz.
Die Schwerpunkte der Bachelor- oder Masterarbeit können individuell festgelegt werden. Aktuelle Fragestellungen sind die Rekonstruktion der Masse der zerfallenden Higgs-Bosonen, die Optimierung der Rekonstruktion von Tau-Zerfällen aus Teilchenspuren und die Verbesserung der Ereignisselektion für die Suche nach leichten oder schweren Higgs-Bosonen.
In dem Forschungsprojekt erlernen Sie software-gestützte Methoden der Datenanalyse und Statistik, den Einsatz von Machine-Learning-Tools, sowie die Funktionsweise moderner Teilchendetektoren.
Voraussetzung für die Arbeit sind Kenntnisse der Grundlagen der Teilchenphysik. Gute Kenntnisse in einer objektorientierten Programmiersprache sind empfehlenswert.
Bachelorarbeit, Wissenschaftliches Arbeiten, Masterarbeit, Staatsexamensarbeit in Experimenteller Teilchenphysik
- Machine Learning und Künstliche Intelligenz
- Optimieren der Energiemessung des Kalorimeters
- Programmieren oder Simulation elektronischer Signalprozessoren
- Statistische Analyse von Messdaten
Die Flüssig-Argon-Kalorimeter des ATLAS-Detektors sollen in einer zukünftigen Ausbaustufe mit einer neuen Auslese-Elektronik ausgestattet werden. Dabei werden die Signale der Kalorimeter mit höherer Energie- und Ortsauflösung ausgelesen, so dass man die bei den pp-Kollisionen entstehenden Teilchen besser erkennen und rekonstruieren kann. Ziel ist z.B. die verbesserte Erkennung von weiteren Higgs-Bosonen, die mit dem ATLAS-Detektor gesucht werden.
Diese Teilchenerkennung muss in Echtzeit erfolgen und jede Entscheidung darf nicht länger als ca. 0,5 μs dauern. Daher werden modernste und schnelle, programmierbare FPGA-Schaltkreise zur Signalerkennung genutzt. Wir setzen dabei Deep-Learning und Methoden der künstlichen Intelligenz ein, um die Messungen zu optimieren.
In der Bachelor- oder Master-Arbeit soll die Energierekonstruktion der ATLAS-Kalorimeter mit Machine-Learning-Ansätzen weiter verbessert werden.
In dem Forschungsprojekt erlernen Sie den Einsatz von Machine-Learning-Tools (keras), universelle, software-gestützte Datenverarbeitung, sowie die grundlegenden Funktionsweisen moderner Teilchendetektoren und elektronischer Auslesesysteme. Interessierte können auch die Hardware-Programmiersprache VDHL kennenlernen.
Voraussetzung für die Arbeit sind Kenntnisse der Grundlagen der Teilchenphysik und Motivation, sich in die Methoden des Machine-Learning einzuarbeiten. Grundkenntnisse einer Programmiersprache sind von Vorteil.
Theoretische Teilchenphysik
Institutsdirektor, Gruppenleiter
NameProf. Dr. Dominik Stöckinger
Professur Phänomenologie der Elementarteilchen
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Besuchsadresse:
Andreas-Schubert-Bau, EG, Raum E13 Zellescher Weg 19
01069 Dresden
Themenübersicht zum Download: WiSe2020/21 ( WiSe2019/20 )
- Vorhersage des magnetischen Moment des Myons
- Theorie der grossen Vereinigung
Weitere Informationen: Poster mit Themenübersicht
Experimentelle Kernphysik
Gruppenleiter
NameProf. Dr. Kai Zuber
Professur Kernphysik
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Besuchsadresse:
Andreas-Schubert-Bau, EG, Raum E11 Zellescher Weg 19
01069 Dresden
Themen für Abschlussarbeiten zur Neutrino- und Kernphysik finden Sie auf dieser Webseite.
Themen für Abschlussarbeiten im Felsenkeller finden Sie auf dieser Webseite.
Strahlungsphysik am IKTP
Gruppenleiter
NameHerr Dr. Thomas Kormoll
Strahlungsphysik
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Besuchsadresse:
Andreas-Schubert-Bau, 4. OG, Raum 406 Zellescher Weg 19
01069 Dresden
Folien zu den Abschlussarbeiten
- Medizinische Dosimetrie: Entwicklung der Faserdosimetrie als neue Form der Qulitätskontrolle bei therapeutischen Bestrahlungen, insbesondere in Protonenfeldern.
- Kerntechnischer Rückbau: Konzeption und Entwicklung kompakter Sonden für die Radionuklididentifikation in schwer zugänglichen Geometrien (Bohrlöcher, Betonreste aus dem Rückbau etc.).
- Strahlenschutz-Messtechnik: Mitarbeit in der Entwicklung eines handgehaltenen Dosisleistungsmessgeräts für den Strahlenschutz des medizinischen Personals an klinischen Röntgen- und Therapieeinrichtungen.
- Bildgebung: Ausbau eines präklinischen Kleintier-PET-Scanners zu einem Praktikumsversuch am IKTP und Entwicklung eigener Algorithmen zur weiteren Nutzung für die Tomographie in der Entsorgung von radioaktiven Abfällen.
Institut für Strahlenphysik am HZDR
Professor
NameProf. Dr. Thomas Cowan
Strahlenphysik
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HZDR:
Bautzner Landstraße 400
01328 Dresden
Gruppenleiter
NameHerr Prof. Dr. Ulrich Schramm
Strahlenphysik
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HZDR:
Bautzner Landstraße 400
01328 Dresden
Die verschiedenen Gruppen des Instituts für Strahlenphysik am HZDR www.hzdr.de/fwk bieten auf dieser Seite Bachelorarbeiten innerhalb des Helmholtz-Forschungsprogramms "Materie und Technologie" an.
Abteilung Beschleuniger-Massenspektrometrie und Isotopenforschung am HZDR
Professor
NameHerr Prof. Dr. Anton Wallner
Beschleuniger-Massenspektrometrie und Isotopenforschung
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Für die Abteilung Beschleuniger-Massenspektrometrie und Isotopenforschung am HZDR www.hzdr.de/fwir findet man das Forschungsspektrum und die angebotenen Bachelorarbeiten in dieser Präsentation der Infoveranstaltung vom Januar 2021.