Dunkle Materie Gruppe

Masterarbeiten

 

Mögliche Themen für Masterarbeiten (Stand Juli 2020):

  • Konzept der Kryodestillation für das DARWIN Experiment
    Das DARWIN Experiment befindet sich in einer frühen Phase. Doch es ist bereits jetzt klar, dass bei einem Inventar von 50t Xenon und einer gewünschten Reduktion des radoninduzierten Untergrundes um einen Faktor zwei ca. 10t Xenon je Tag destilliert werden müssen. Ziel dieser Arbeit ist es, die genauen Anforderungen an die Radon- und Kryptonreinheit für das DARWIN Experiment zusammenzustellen. Basierend hierauf wird ein Konzept für eine kryogene Destillationsanlage erarbeitet. Hierbei ist es wichtig, gleichzeitig möglichst gute Trenneigenschaften bei einem hohen Durchsatz und einem möglichst geringen Inventar zu erreichen. Hierfür müssen empirische Designparameter aus Daten von Vorgängerexperimenten extrahiert werden. Am Ende soll ein konzeptionelles Design für die kryogene Destillationsanlage des DARWIN Experiments stehen, das den Zusammenhang zwischen Reduktion des Untergrundes, Xenoninventar, Durchsatz und Trennvermögen aufzeigt und damit die Entscheidungsgrundlage fürweiterführende Arbeiten bildet.
    Sie sollten Spaß am Programmieren haben, Lust darauf, unbekannte Fragestellungen aktiv (mit) zu beantworten und über grundlegende Programmierkenntnisse verfügen. Themengebiete der Arbeit umfassen Astroteilchenphysik, Thermodynamik, Kryotechnik, zielorientierte Modellierung (C++, Python) und wissenschaftliche Arbeitsweise in einem Forschungsumfeld (Schreiben von Berichten, Halten von wissenschaftlichen Vorträgen und in guter wissenschaftlicher Praxis). Vorkenntnisse in diesen Gebieten sind hilfreich, aber keine Voraussetzung.

     
  • Aufbau eines Myon-Detektors zur Myon-Tomografie für die Suche nach DM mit Paleo-Detektoren
    Kristalle in unterirdischen Lagerstätten, die für Milllionen von Jahren dem Fluss Dunkler Materie (DM) ausgesetzt waren, sind potenzielle Detektoren für Dunkle Materie. Wechselwirkt ein DM WIMP in einem solchen Kristall, so führt das zu einem messbaren Kristalldefekt. Solche Kristalldefekte können dann über kristallographische Methoden sichtbar gemacht werden. Um die Messergebnisse richtig interpretieren zu können, ist ein detailliertes Verständnis der Wechselwirkungsprozesse in den Materialien notwendig.
    Eine Grundvoraussetzung zur Suche nach DM ist die Unterdrückung kosmischen Untergrunds, insbesondere durch kosmische Myonen erzeugte Neutronen. Dazu muss der Fluss kosmischer Myonen in den unterirdischen Lagerstätten hinreichend gut bekannt sein. In dieser Arbeit entwickeln Sie einen mobilen Detektor, mit dem der Myonfluss winkelaufgelöst vermessen werden kann, d.h. die Lagerstätte per Myon-Tomografie charakterisiert werden kann. Nach dem erfolgreichen Aufbau führen Sie erste Testmessungen mit dem Detektorsystem durch und vermessen im Idealfall auch den Myonen-Fluss in einer unterirdischen Salzmine.
    Wir erwarten die Bereitschaft zur intensiven Auseinandersetzung mit dem Thema und Freude, sich in ein modernes, spannendes und für Sie neues Wissenschaftsfeld einzuarbeiten. Grundkenntnisse der Kern- und Teilchenphysik sowie von Teilchendetektoren sind notwendig. Grundkenntnisse in der Programmiersprache C++ sind Voraussetzung, Grundkenntnisse in Python und ROOT sind hilfreich.

 

Für weitere Informationen wenden Sie sich gerne auch direkt an Prof. Dr. Kathrin Valerius oder Dr. Klaus Eitel.