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Humboldt-Universität zu Berlin - Mathematisch-Naturwissen­schaft­liche Fakultät - Experimentelle Elementarteilchenphysik

Bachelorarbeiten bei Professor

Vorstellung möglicher Bachelorarbeitsthemen bei Professor

Betreuung: Prof. Dr. Heiko Lacker, Holger Schulz, Jan Eike von Seggern

 

Monte Carlo Ereignisgeneratoren sind gewissermaßen die Lastesel unter den Hilfsmitteln in der Hochenergiephysik. Sie werden z.B. benutzt, um den Beitrag von Untergrundprozessen zu einer Messung abzuschätzen. Bei den Hadron-Collidern Tevatron und LHC sind dies im besonderen Maße Prozesse der starken Wechselwirkung, die aufgrund der laufenden Kopplung ihrer Kopplungskonstante bei kleinen Impulsüberträgen nicht mehr mit Störungsrechnung ausgerechnet werden können. Man ist auf vereinfachende Modellvorstellungen angewiesen, die eine Vielzahl phänomenologischer Parameter beinhalten, die man nicht messen oder aus ersten Prinzipien ableiten kann. Vielmehr müssen diese Parameter so eingestellt werden, dass die Monte Carlo Generatoren bereits gemessene Daten reproduzieren können. Diese Aufgabe ist bisher zumeist nach Augenmaß in mühevollster Kleinarbeit mit nur mäßigem Erfolg bewältigt worden.

Das Professor-Programm stellt einen systematischen Gegenentwurf dar. Die wesentliche Idee ist, ein schnelles analytisches Modell eines Monte Carlo Generators zu konstruieren, dass dann mühelos gegen Daten gefittet werden kann. Die Software ist inzwischen ausgereift und wird zum Tunen der wichtigsten Monte Carlo Generatoren benutzt.

 

Angebot 1: Tuning der Abhängigkeit des Generators Jimmy von der Schwerpunktsenergie

Jimmy ist ein Add-on für den Generator Herwig, das für die Generierung sogenannter "Multiple Parton Interactions", einem der wichtigsten Untergrundprozesse überhaupt, verwendet wird. Beim Tevatron bzw. LHC werden (Anti-) Protonen zur Kollision gebracht. Da es sich dabei um aus "Partonen" zusammengesetzte Objekte handelt, sollte im Prinzip die Möglichkeit bestehen, dass pro (Anti-) Proton-Proton-Stoß mehr als ein Paar solcher Partonen stark wechselwirkt. Tatsächlich erwartet man beim LHC im Mittel zwischen 4 und 5 solcher "Multiple Parton Interactions", beim Tevatron sind es etwa zwei.

 

Wenn man diesen Generator für die Untergrundabschätzung beim LHC verwenden möchte, ist man darauf angewiesen, dass die funktionale Abhängigkeit der "Multiple Parton Interactions" von der Schwerpunktsenergie verlässlich ist, denn es handelt sich um eine Extrapolation von 2 TeV Schwerpunktsenergie beim Tevatron zu 7, 10 und 14 TeV beim LHC. Bisher hat man die Energieabhängigkeit in Jimmy als Potenzgesetz mit festem Exponenten angenommen. Die zu bewältgende Aufgabe wäre, mithilfe des Professor-Programms unter anderem diesen Exponenten durch Tuning gegen Daten bei Schwerpunktsenergien zwischen 0,2 und 2 TeV festzulegen, was bisher nicht gemacht worden ist und für die Extrapolation zum LHC fundamentale Bedeutung hat.