Forschung

 

Wir untersuchen grundlegende Eigenschaften von Materieteilchen und ihre Wechselwirkungen bei höchsten Energien. Mit dem CMS-Experiment am CERN in Genf arbeiten wir mit den höchsten Labor-Schwerpunktsenergien, und mit dem Pierre-Auger-Observatorium in Malargüe / Argentinien nutzen wir die energiereichsten Teilchen des Universums.

Wir beteiligen uns aktiv an der Digitalen Transformation in der Erforschung von Universum und Materie mit dem ErUM-Data-Hub und DIG-UM Community-Organisation.

 

CMS

Mit dem CMS Experiment am CERN ist unser primäres Forschungsthema die Suche nach neuen physikalischen Phänomenen in Verbindung mit Higgs Bosonen . Higgs-Bosonen wurden 2012 von den CMS- und ATLAS-Experimenten nachgewiesen.

Wir haben mit dem CMS-Experiment den Nachweis der Top-Higgs-Kopplung sowie Wirkungsquerschnittsmessungen der elektroschwachen Top-Quark-Produktion veröffentlicht. Ebenso haben wir Suchen nach neuen schweren Resonanzen, die in Top-Quark-Paare zerfallen, und Suchen nach Kontaktwechselwirkungen unter Verwendung von Di-Jet-Endzuständen veröffentlicht.

Wir leisten zur Messung und Publikation der fundamentalen Kopplung des Higgs-Bosons an schwere Teilchen zentrale Beiträge und arbeiten derzeit an der Selbstkopplung des Higgs-Bosons. Dabei verwenden wir Methoden des Deep Learnings, um eine besonders hohe Sensitivität für die Messungen zu erzielen.

 

Pierre Auger Observatorium

Mit dem Pierre-Auger-Observatory i n Argentinien ist unser Forschungsthema die Physik der ultrahochenergetischen kosmischen Strahlung.

Gegenwärtig arbeiten wir mit Deep-Learning-Methoden an der Rekonstruktion von Luftschauern, die durch kosmische Teilchen verursacht werden. Wir haben eine neue Netzwerkarchitektur veröffentlicht, die eine gute Präzision bei der Rekonstruktion der Ankunftsrichtung der Teilchen, ihrer Energie sowie der Höhe der größten Energiedeposition in der Atmosphäre bietet.

Weiterhin entwickeln wir neue Technologien zum Nachweis von kosmischen Teilchen durch die Radioemission ihrer Luftschauer. Dabei verwenden wir Breitband-MHz-Antennen, von denen wir 150 in Argentinien auf einer Fläche von 17 Quadratkilometern aufgestellt haben. Wir haben mit dem Pierre-Auger-Experiment Vergleiche verschiedener Antennentypen und Kalibrierungen von Antennencharakteristika veröffentlicht. Wir haben Energiemessungen der kosmischen Teilchen im Vergleich zu anderen am Pierre-Auger-Observatorium verwendeten Methoden veröffentlicht. Gegenwärtig arbeiten wir an Energiemessungen der kosmischen Teilchen allein durch die Radiotechnik, die eine vergleichsweise hohe Genauigkeit aufweist.

Im Rahmen des Projekts CRPropa 3 haben wir ein Programm entwickelt, mit dem Millionen von kosmischen Teilchen von ihren Quellen bis zur Beobachtung simuliert werden können. Durch Vergleiche der Simulationen mit Messdaten schließen wir auf die Quelleigenschaften und die Zusammensetzung der kosmischen Strahlung. Wir haben das Simulationsprogramm, die Vergleiche mit den Daten und weitere neue Methoden veröffentlicht, um auf kosmische Magnetfelder zu schließen, die die kosmischen Teilchen durchqueren. Momentan arbeiten wir an der Identifikation von Quellen mit innovativen Verfahren, die die Ablenkungen der kosmischen Strahlung in Magnetfeldern korrigieren.

 

VISPA

In unserem dritten Forschungsbereich stellen wir die Entwicklungsumgebung VISPA (Visual Physics Analysis) für Physik-Datenanalysen über den Webbrowser zur Verfügung. Mit der VISPA-Internetplattform unterstützen wir Physiker im Entwicklungszyklus vom Analysedesign über die Ausführung bis zur Verifizierung der Ergebnisse.

Vor kurzem haben wir für die Anwendung von Deep-Learning-Methoden in der Physikforschung die technischen Einrichtungen auf der VISPA-Internetplattform hinzugefügt. VISPA wird sowohl in der Wissenschaft als auch in der Ausbildung eingesetzt. Im letzten Jahrzehnt führte das kontinuierlich voranschreitende Projekt zu vielen Konferenzbeiträgen.

Wir beteiligen uns auch an der Technologieentwicklung des GRID computings des CMS-Experiments.