Themen für Master-, Diplom- und Doktor-Arbeiten

Die Arbeiten werden von Thorsten Chwalek betreut und befassen sich mit der Daten-Analyse am CMS Experiment. Grundlagen im Programmieren sind wünschenswert.

Single Top bei 13 TeV - Präzisionsmessungen im t-Kanal

Die elektroschwache Produktion einzelner Top-Quarks wurde 2009 erstmals am Tevatron (unter Karlsruher Beteiligung) nachgewiesen und 2011 bereits am LHC "wiederentdeckt". Mittlerweile wurden am LHC Daten bei Schwerpunktsenergien von 7 TeV, 8 TeV und zuletzt 13 TeV gesammelt. Mit dem grossen, 2016 von CMS gesammelten Datensatz bei 13 TeV Schwerpunktsenergie, erreicht man bei Messungen der Einzeltopquark-Produktion über den t-Kanal (dieser Kanal hat am LHC den grössten Wirkungsquerschnitt) sehr hohe Genauigkeit. Dies ermöglicht es, zusätzlich zur Messung des inklusiven Wirkungsquerschnitts weitere interessante Analysen durchzuführen, um diesen Prozess in allen Bereichen bestmöglich zu verstehen. Beispiele hierfür sind: differentielle Wirkungsquerschnittsmessungen, Polarisationsmessung, Top-Quark-Eigenschaften in Single-top-Ereignissen messen. Das lernen Sie bei uns: Analyse der aktuellen LHC-Daten, Ereignisselektion, Untergrundbestimmung, Rekonstruktion der Ereignisse, Bestimmung systematischer Unsicherheiten, Multivariate Analysemethoden. Die Analyse findet im internationalen Umfeld statt, so dass gute Englisch Kenntnisse hilfreich sind.

Single Top bei 13 TeV - Auf der Suche nach dem s-Kanal

Die Produktion einzelner Top-Quarks wurde im t-Kanal am LHC bereits mit recht hoher Genauigkeit vermessen. Ganz anders sieht es beim s-Kanal aus, der einen deutlich kleineren Wirkungsquerschnitt aufweist und auch aufgrund der hohen Beiträge von Untergrundprozessen nur schwer am LHC nachzuweisen ist. Multivariate Methoden kommen daher hier zum Einsatz um aus vielen verschiedenen kinematischen Variablen möglichst viel Information zu gewinnen. Das Ziel ist es, mit den 2016 gesammelten Daten eine Suche nach der Produktion einzelner Top-Quarks im s-Kanal durchzuführen und den Prozess mit einer Signifikanz von 5 Standardabweichungen zweifelsfrei nachzuweisen. Im Rahmen der angebotenen Masterarbeit werden die aktuellen 13 TeV-Daten untersucht. Dabei lernen Sie viel über Untergrundabschätzungen, Ereignisselektion, Multivariate Methoden wie Neuronale Netze oder Boosted Decision Trees, Rekonstruktion von Ereignissen, Bestimmung systematischer Unsicherheiten, statistische Auswertung und das Setzen von Limits.