Obwohl es als sicher gilt,daß ultrahochenergetische Neutrinos mit Energien jenseits von 1 EeV (~ 0.16 J) in Teilchenreaktion im Kosmos entstehen, existiert zur Zeit keine im benötigten Maßstab umsetzbare experimentelle Methode zum Nachweis dieser Teilchen. Die akustische Teilchendetektion bietet eine aussichtsreiche Möglichkeit um in Zukunft eine solche Methode zur Verfügung zu stellen (für nähere Informationen zur akustischen Teilchendetektion siehe "Akustische Teilchendetektion" in der Navigationsleiste links). Dabei wird ausgenutzt, dass bei der Wechselwirkung der Neutrinos z.B. in Wasser ein kurzer, charakteristischer Schallpuls erzeugt wird, der auch noch in großen Entfernungen nachweisbar ist. Zu Untersuchung der akustischen Teilchendetektion wurde am ECAP das Testsystem AMADEUS entwickelt und in das ANTARES Neutrinoteleskop integriert. AMADEUS zeichnet seit Ende 2007 Daten auf. Typischerweise werden die Daten aus der Tiefsee nach charakteristischen Mustern durchsucht um Aussagen über die Quellen der Signale machen zu können und nach neutrino-artigen Signalen zu suchen. Dabei ergeben sich Schnittstellen zur Meeresbiologie und zu anderen internationalen Forschungsgruppen. Die Aufabenbereiche werden im Folgenden umrissen um einen Überblick zu geben; konkrete Arbeitsthemen können individuell angepaßt werden und sollten am besten mit den Ansprechpartnern der Arbeitsgruppe besprochen werden (Robert Lahmann, Kay Graf).
- Analyse der AMADEUS Daten:
- Untersuchung des Untergrunds zur akustischen Teilchendetektion: z.B. Rauschen in der Tiefsee; Untergrundquellen, wie Meereslebewesen, Schiffe u.ä.
- Sensitivitätsabschätzungen: wie sensitiv ist der Aufbau (bzw. künftige Aufbauten)?
Die Analyse wird größtenteils in einem Framework von C ++ Programmen ausgeführt. Falls Sie Kenntnisse in C ++ haben, können Sie diese im Rahmen einer B.Sc.- oder M.Sc.-Arbeit anwenden, oder (im Falle einer M.Sc.-Arbeit) sich diese im Laufe der Arbeit aneignen. Kenntnisse in C ++ sind aber keine Voraussetzung, Analysen können beispielsweise auch in MATLAB durchgeführt werden. - Genauigkeit der Detektorpositionierung und Richtungsrekonstruktion mit Hilfe von Kalibrationsdaten.
- Algorithmen-Entwicklung:
- Rekonstruktionsalgorithmen: Bestimmung des Quellortes von Signalen, Verfolgung von wiederkehrenden Signalen
- Signalidentifikation: effiziente Unterscheidung von neutrino-ähnlichen Signalen und Untergrundsignalen. Viele Arbeiten beziehen sich auf die Entwicklung effizienter Algorithmen, um Signalquellen aus den gemessenen Daten zu rekonstruieren. Es müssen Methoden gefunden werden, um Signale gegenüber Untergrundrauschen zu diskriminieren. Dabei gilt es häufig auch abzuschätzen, wie präzise die Methoden sind und wie gut sie mit alternativen Methoden übereinstimmen - bei vielen Untersuchungen handelt es sich um Neuland in der Forschung.
- Hardware-Entwicklung:
- Entwicklung neuartiger Sensoren zur Akustischen Teilchendetektion
- Charakterisierung verschiedenartiger akustischer Sensoren
- Entwicklung von Elektronik (Verstärkungs- oder Ausleseelektronik der Sensoren).
- Aktuelle Themen:
- Zur Zeit läuft eine Kooperation mit einer israelischen Forschergruppe, bei der Daten aus dem Toten Meer auf ihre Tauglichkeit für die Neutrinodetektion hin untersucht werden soll.