Forschungsphase Master
Allgemeine Informationen
Die Forschungsphase im Masterstudium Physik besteht aus dem Wissenschaftlichen Arbeiten und der Masterarbeit, welche thematisch meist aneinander anschließen und aufeinander aufbauen.
Hier finden Sie die aktuellen Angebote des IKTP. Bei Interesse melden Sie sich beim jeweiligen Gruppenleiter.
Teilchenphysik
© IKTP
Professor
NameProf. Dr. Frank Siegert
Professur für Teilchenphysik und deren Simulation
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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:
- Bachelor- und Masterarbeitsthemen finden Sie auf dieser Website
The longitudinal polarisation states of the W and Z bosons are generated in the spontaneous breaking of the electroweak symmetry by the Brout-Englert-Higgs field. The polarised production of W and Z boson pairs via vector-boson-scattering processes provides a sensitive test of the electroweak symmetry breaking mechanism. In particular, the couplings of longitudinally polarised W and Z bosons to the Higgs boson prevent the divergence of tree-level amplitudes at high energies. We offer several projects related to the measurement of longitudinal W-Boson scattering, e.g. the simulation of this process with the Sherpa event generator or the estimation of background to this process in data from the ATLAS experiment.
We are planning to use machine learning to aid in our measurement of vector bosons' polarization from the properties of their hadronic decay products, both to differentiate the vector boson jets from other QCD jets and to identify the polarizations. In order to optimize this we would like to compare different strategies and architectures on the machine learning side.
One of our analyses aims to meausure the polarization of vector bosons from the properties of their hadronic decay products. The Monte Carlo simulations used for this study need to assume the vector boson to be on-shell. We would like to investigate the impact of this approximation by producing off-shell simulations in Sherpa and comparing the results to the existing samples.
The discrimination of the signatures of electrons and hadrons with the ATLAS detector relies on the longitudinal and lateral development of the electromagnetic shower, as well as the geometric matching of the electromagnetic shower to a track in the inner detector. The optimal discrimination relies on a precise understanding and modelling of the shower of both the electrons and the hadrons. This project will use generative machine learning techniques to transform variables quantifying the shower development in simulation to those in data. The training relies on event samples in data and simulation that are enriched in background processes.
Measuring Higgs boson pair production is crucial for directly probing the Higgs trilinear coupling, with HH → γγ bb emerging as one of the most sensitive final states at the HL-LHC. Given the rarity of the process, precise background modelling is critical. In particular, Higgs production in association with a bottom–antibottom quark pair constitutes a significant background, as it populates the Higgs-resonant phase space. This project aims to improve the modelling of the Hbb background by developing a variable flavour number scheme in the Sherpa Monte Carlo simulator, enabling a more accurate description of bottom-quark dynamics.
The Future Circular Collider and its potential electron-positron collision running mode provides interesting physics opportunities complementary to a hadron collider like the LHC. This master topic should explore the simulation of heavy-flavour production (c- and b-quarks) using a new method previously applied in hadron collisions.
Our group is renowned for its research into the measurement and theoretical description of the polarisation of gauge bosons. But fermions also have a spin degree of freedom and the decay of taus and tops provides a handle for interesting measurements of it. The idea of this master topic is to explore improvements in its simulation and/or connect to relevant ATLAS measurements in this area.
The simulation program Sherpa can currently only simulate decay cascades with up to 3 final state particles in each step. For decays of the Higgs boson into 4 fermions via WW or ZZ diagrams it becomes important to simulate the full 1->4 decay. This thesis is about implementing such decays and make phenomenological comparisons to existing calculations.
Experimentelle Teilchenphysik
© IKTP
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.
pp-Kollisionsereignis aufgezeichnet mit dem ATLAS-Detektor am LHC. Das Bild zeigt einen Kandidaten für einen supersymmetrischen Higgs-Boson-Zerfall in zwei Tau-Leptonen.
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 erlernen, welche wir zur Programmierung von FPGAs einsetzen.
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
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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
Die Arbeitsgruppe Theoretische Teilchenphysik/Phänomenologie der Elementarteilchen bietet jederzeit Themen für wissenschaftliche Mitarbeiten und Masterarbeiten zu den Forschungsthemen der Arbeitsgruppe an: Poster mit Themenübersicht
Experimentelle Kernphysik
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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
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Gruppenleiter
NameHerr Dr. Thomas Kormoll
Strahlungsphysik
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Besuchsadresse:
Andreas-Schubert-Bau, 4. OG, Raum 406 Zellescher Weg 19
01069 Dresden
- 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.
Strahlenphysik
Professor
NameProf. Dr. Thomas Cowan
Strahlenphysik
HZDR:
Bautzner Landstraße 400
01328 Dresden
None
Gruppenleiter
NameHerr Prof. Dr. Ulrich Schramm
Strahlenphysik
HZDR:
Bautzner Landstraße 400
01328 Dresden
None
Die verschiedenen Gruppen des Instituts für Strahlenphysik am HZDR www.hzdr.de/fwk bieten auf dieser Seite Masterarbeiten innerhalb des Helmholtz-Forschungsprogramms "Materie und Technologie" an.
Abteilung Beschleuniger-Massenspektrometrie und Isotopenforschung am HZDR
Für die Abteilung Beschleuniger-Massenspektrometrie und Isotopenforschung am HZDR www.hzdr.de/fwir findet man das Forschungsspektrum und die angebotenen Masterarbeiten in dieser Präsentation der Bachelor-Infoveranstaltung vom Januar 2021.