CRESST/EURECA

• Kalibrierung des CRESST Myon-Vetos

  Der Aufbau von CRESST ist mit Szintillations-Detektoren umgeben, um eindringende kosmische Myonen zu erkennen. Die dafür vorgesehenen Plastik-Szintillator-Panels sind bereits installiert. Im Rahmen der Arbeit soll die Empfindlichkeit der Panels kalibriert werden und ein Verfahren zur Stabilitätskontrolle entwickelt werden. Programmierkenntnisse wären vorteilhaft. Die Arbeit wird in Tübingen und am Gran Sasso Labor durchgeführt.

• Entwurf der Abschirmung von EURECA

  EURECA ist die Idee eines zuküftigen (mindestens) auf europäischer Ebene aufzubauenden Großprojekts mit etwa einer Tonne Detektormasse zur Suche nach Dunkler Materie. Dazu sind aufgrund der Dimensionierung des Experiments neue Maßnahmen und Technologien in den Abschirmungen erforderlich. Die Arbeit soll ausführliche Monte Carlo Simulationen beinhalten, Programmierkenntnisse sind daher erwünscht.

• Messung der thermischen Expansion von Detektorkomponenten

  Bei der kalorimetrischen Messung sind Energiedepositionen durch Teilchenstrahlung und durch andere Prozesse nicht voneinander unterscheidbar. Relaxationen von Spannungen die sich durch unterschiedliche Ausdehnungen aufgebaut haben, können daher einen Untergrund für die Suche nach Dunkler Materie darstellen und müssen sehr sorgfältig vermieden werden. Dazu ist die Kenntnis des genauen Verlaufs der thermischen Kontraktion der Detektorkomponenten von Raumtemperatur bis zu den tiefen Temperaturen im Millikelvin-Bereich erforderlich. Im Rahmen der Arbeit sollen zunächst verschiedene Detektorkristalle mittels Röntgenbeugung untersucht werden. Die Arbeiten werden in Zusammenarbeit mit Prof. Ihringer am Institut für Kristallographie durchgeführt. Die Beteiligung an den Aktivitäten zu CRESST im Gran Sasso Labor in Italien ist erwünscht.

• Untersuchung der Szintillationseigenschaften unterschiedlicher Detektorkristalle bei verschiedenen Temperaturen
  (Diplomarbeit(en), zur Doktorarbeit ausbaufähig)

  Eine möglichst hohe Lichtausbeute ist sehr wichtig für die Effizienz der Unterdrückung von radioaktivem Untergrund bei den CRESST-Detektoren. Um den Lichtnachweis weiter zu verbessern, sollen verschiedene Szintillationskristalle charakterisiert werden. Im Rahmen der Arbeit sollen die spektrale Verteilung des Szintillationslichtes und die zeitliche Emissionscharakteristik (Abklingzeit) nach Anregung durch Gammastrahlung untersucht werden. Für die Arbeiten steht ein optisches Labor und ein Badkryostat für den Temperaturbereich von 2K-300K zur Verfügung. Die Arbeit wird in Tübingen durchgeführt. Die Mitarbeit an CRESST im Gran Sasso Labor in Italien ist erwünscht.
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• Radonmessungen im Untergrundlabor (Diplomarbeit)

  Radioaktives Radongas aus der natürlichen Zerfallskette ist eine der wesentlichen Quellen von Untergrund bei Experimenten zur Suche nach seltenen Ereignissen. Daher soll im Tübinger Untergrundlabor der Radongehalt der Luft überwacht werden. Im Rahmen der Arbeit soll die Messung aufgebaut werden und die Abhängigkeit des Radongehaltes von verschiedenen externen Parametern (Lüftung, Wetter) bestimmt werden.

• Untersuchung von Tieftemperaturkalorimetern mit großen Absorbermassen (Doktorarbeit / als Diplomarbeit zur Vorbereitung einer Doktorarbeit zu ähnlichem Thema)

  Im Rahmen des Experiments EURECA soll die Targetmasse für die Suche nach Dunkler Materie deutlich auf bis zu eine Tonne erhöht werden. Die bisherige Größe eines Kalorimetermoduls beträgt 300g. Um die Anzahl der notwendigen Kanäle zu reduzieren, soll untersucht werden, inwieweit die Modulgröße erhöht werden kann. Im Rahmen der Arbeit sollen Tests mit solchen neuen Modulen durchgeführt werden. Daneben sollen die für das CRESST Experiment vorbereiteten Module vor ihrem Einbau am Gran Sasso Labor in Tübingen bezüglich ihrer Sensitivität getestet werden. Für die Arbeit wird im Untergrundlabor in Tübingen im Frühjahr 2007 ein Entmischungskryostat aufgebaut. Die Detektormodule werden in Zusammenarbeit mit der Technischen Universität München hergestellt und im Tübinger Untergrundlabor auf der Morgenstelle getestet. Die Mitarbeit beim Experiment CRESST im Gran Sasso Labor in Italien ist erwünscht.

• Entwicklung von Methoden zur Kalibrierung von Tieftemperatur-Kalorimetern (Doktorarbeit oder Teile davon als Diplomarbeit)

  Die genaue Kenntnis der Parameter der Detektorkalibrierung und die Kontrolle der Stabilität der Parameter sind von entscheidender Bedeutung für die Sensitivität von Langzeitexperimenten zur Suche nach seltenen Ereignissen, wie die Projekte CRESST oder EURECA. Im Rahmen der Arbeiten sollen Methoden entwickelt werden, die Energiekalibrierung und der Cut-Parameter zur Untergrundunterdrückung zu verbessern und die Stabilität regelmäßig online am Experiment zu überprüfen.

  Die Energie eines Strahlungsereignisses wird üblicherweise anhand des Maximums des aufgezeichneten zeitlichen Verlaufs des Signals bestimmt. Bei Tieftemperatur-Kalorimetern kann diese Methode aber zu zeitlichen Schwankungen der Energiekalibrierung führen, wenn z.B. die Betriebstemperatur des Detektors schwankt. Im Rahmen der Arbeit soll untersucht werden, ob man Algorithmen finden kann, die aus dem Signalverlauf eine stabile und möglichst lineare Energieinformation ermitteln können. (Software, Datenanalyse)

  Das Verhältnis von Phononsignal zu dem gleichzeitig gemessenen Lichtsignal ist der für die Untergrundunterdrückung entscheidende Parameter, da damit Kernrückstöße identifiziert werden können. Zur zeitlichen Überwachung der Stabilität des Unterdrückungs-Parameters wäre es wünschenswert die Detektoranordnung von CRESST regelmäßig mit einer Neutronenquelle zu bestrahlen. Dazu soll im Rahmen der Arbeit untersucht werden, ob mit einem kleinen Ionenbeschleuniger, basierend auf pyroelektrischen Kristallen, eine schwache Neutronenquelle realisiert werden kann. (experimentelle Aufbauarbeit)

• Streuexperiment zur Rückstoßkalibrierung von Tieftemperatur-Kalorimetern (Doktorarbeit / als Diplomarbeit zur Vorbereitung einer Doktorarbeit zu ähnlichem Thema)

  Zur Kalibrierung der Signalantwort nach Kernrückstößen wurde im Rahmen von CRESST am Tandembeschleuniger in München ein Streuexperiment aufgebaut. Die Idee dabei ist mit Neutronen bekannter Energie durch elastische Streuung am zu kalibrierenden Detektor Kernrückstöße zu erzeugen. Wird der Streuwinkel der Neutronen gemessen, so ist die übertragene Rückstoßenergie bekannt. In den kommenden zwei Jahren soll die Messung erstmals mit Tieftemperaturdetektoren durchgeführt werden. Die Arbeit ist eine Zusammenarbeit der Arbeitsgruppen in Tübingen und München. Parallel dazu sollen am Tübinger Rosenau-Beschleuniger Untersuchungen durchgeführt, inwieweit diese Streumessungen auf Neutronen niedriger Energie erweitert werden können.

• Datenauswertung CRESST (Doktorarbeit / als Diplomarbeit zur Vorbereitung einer Doktorarbeit zu ähnlichem Thema)

• Aufbau eines Low Temperature Scanning X-Ray Microscope (Diplomarbeit, mit weiterführenden Messungen auch zur Doktorarbeit ausbaufähig)

GERDA

• Aufbau und Entwurf des Myon-Vetos für GERDA (auch Diplomarbeit möglich)
  

  Zur Abschirmung gegenüber kosmischer Strahlung wird GERDA mit einem Myon-Veto-Detektor umgeben. Der gesamte Aufbau befindet sich in einem Wassertank, der als Cerenkov-Medium für das Myon-Veto verwendet wird. Dazu wird das Wasser mit Photomultipliern instrumentiert. Im Rahmen der Arbeit soll die optimale Anordnung der Photomultiplier ermittelt werden. Dazu werden die Eigenschaften des Vetos in Monte Carlo Simulationen untersucht. Daneben wird zusammen mit den Mitarbeitern der Arbeitsgruppe die Datenauslese des Vetosystems entworfen und aufgebaut. Später ist eine aktive Teilnahme am Aufbau am Gran Sasso Labor erforderlich, so daß die Arbeit zum Teil in Tübingen zum Teil in Italien durchgeführt wird.

• Detektoren für GERDA

  Im Verlauf des GERDA Experiments sollen weiter isotopenreine Ge-Detektoren eingesetzt werden. Dazu werden schon jetzt in Russland 30kg an ⁷⁶Ge produziert. Wenn daraus Ge-Detektoren hergestellt werden, muß dies möglichst schnell passieren, um die kosmogene Aktivierung radioaktiver Isotope zu minimieren. Zusammen mit den Herstellern soll der Herstellungsablauf optimiert werden. Für den Einbau im Experiment müssen die Verfahren zur Kontaktierung, Halterung und der Einbringung in die Abschirmung entworfen werden. Außerdem werden die Eigenschaften der Detektoren vor dem Einbau in GERDA getestet. Die Arbeit wird in Tübingen, am Gran Sasso Labor in Italien und zum Teil bei den Herstellerfirmen in Belgien stattfinden.

Double Chooz

• Myon-Veto für die 'Double Chooz'-Detektoren zur Messung von Neutrinooszillationen
  

  Zur Zeit wird der Aufbau von Double Chooz entworfen. Eine wichtige Rolle spielt dabei das Veto gegenüber Strahlungsuntergrund, der durch kosmische Strahlung erzeugt wird. Dazu wird der Neutrinodetektor möglichst vollständig mit einem weiteren Detektor umgeben, der eindringende Strahlung erkennen soll. Mitglieder der Arbeitsgruppe beschäftigen sich mit der Analyse des kosmisch induzierten Untergrundes. Basierend darauf soll im Rahmen der Arbeit der konkrete Aufbau des Vetos von Double-Chooz entworfen werden. Dazu sind Computer-Simulationen der Lichtausbreitung im Szintillations-Detektor erforderlich. Außerdem soll der mechanische Aufbau (Halterung und Einkapselung der Photomultiplier im Flüssig-Szintillator) entworfen werden. Voraussetzungen sind Programmierkenntnisse (C++) und der Wille den Aufbau eines Experimentes mitzugestalten. Die Arbeit wird in Tübingen stattfinden.

GERDA / Double Chooz (Diplomarbeiten)

• Testtank und komplette Photomultiplier-Auslesekette (Flash ADC DACQ etc.)
• Analyse der B-Feld Abhängigkeit der Photomultiplier (Double Chooz / GERDA)
• Kalibrationssystem Muon-Veto (Laserdiode, Fibers etc.)
• Messung Gammas nach ⁷⁷Ge-Erzeugung (GERDA)
• Untergrundanalyse des Ge-Detektors

Darüberhinaus sind auch andere Aufgaben denkbar, bitte bei Interesse einfach nachfragen.