Datenanalyse von HADES Messdaten

Das HADES Detektorsystem steht am SIS 18 Beschleuniger der GSI in Darmstadt und untersucht die Eigenschaften von Materie bei extremen Dichten und in elementaren Kollisionen. 

Innerhalb der internationalen Kollaboration aus etwa 100 Wissenschaftlern tragen wir zur Auswertung der dort gemessenen Daten bei. Dabei ist Nähe zum Experiment und zu den Kollegen aus umliegenden Universitäten von entscheidendem Vorteil.

Die Analysen  werden  mit Root, einer C++ auf basierenden Software durchgeführt.  Da wir standardisierte Programme für den Einstieg zur Verfügung stellen, sind zunächst keinerlei Programmierkenntnisse erforderlich.

Unsere Gruppe bietet fortlaufend Bachelor-, Master- und Promotionsarbeiten (je nach Art der Arbeit kann der Umfang angepasst) zu den folgenden Themen an auf die wir spezialisiert sind:

  • Produktion und Propagation von selten Teilchen mit Strangeness-Inhal
  • Dileptonenstrahlung aus dichter Kernmaterie 
  • Kollektiver Teilchenfluss und seine Anisotropien
  • Event by Event Fluktuationen von Erhaltungsgröße
  • Produktion und Kinematik leichter Kerne
  • Rekonstruktion exotischer Zustände

Kontakt:

Prof. Dr. Joachim Stroth, Tel. 069 798 47083, Raum 01.201, j.stroth@physik.uni-frankfurt.de
Dr. Christian Müntz, Tel. 069 798 47085, Raum 01.203, c.muentz@physik.uni-frankfurt.de
Dr. Manuel Lorenz, Tel. 069 798 47086, Raum 01.204, lorenz@physik.uni-frankfurt.de

Entwicklung des Micro-Vertex-Detektors für CBM

Basierend auf CMOS-Sensoren wie sie in ähnlicher Form auch in Kameras verwendet werden, entwickeln wir einen hochauflösenden Vertex-Detektor für das CBM Experiment, das in den nächsten Jahren an der neuen FAIR-Anlage in Darmstadt entsteht. Dieser besteht aus hunderten Pixelsensoren, die mehrere zehntausend Mal pro Sekunde ausgelesen werden um die Spuren geladener Teilchen in nächster Nähe zum Punkt einer Schwerionenkollision zu verfolgen. 

Dieser Detektor muss äußerst dünn sein (500 µm inklusive Halterung und Kabel), eine hohe Toleranz gegenüber Strahlung aufweisen, im Vakuum betrieben werden können, extreme Datenraten erzeugen und transportieren können (bis zu 1 Gbit/s pro Quadratzentimeter) sowie eine hohe Anzahl an Spurpunkten gleichzeitig auflösen können. Um diesen in den nächsten Jahren erfolgreich bauen zu können, führen wir derzeit in unseren Labors eine Vielzahl unterschiedlicher Untersuchungen durch:

  • Materialuntersuchungen auf die Verwendbarkeit beim Bau des Detektors (Präzision bei der Montage, Vakuumtauglichkeit, …)
  • Erstellen eines Konzepts für die Auslese und Steuerung des Detektoraufbaus
  • Labortests von neuen Sensor-Prototypen

Kontakt:
Prof. Dr. Joachim Stroth, Tel. 069 798 47083, Raum 01.201, j.stroth@physik.uni-frankfurt.de
Dr. Christian Müntz, Tel. 069 798 47085, Raum 01.203, c.muentz@physik.uni-frankfurt.de
Dr. Michael Deveaux, Tel. 069 798 47015, Raum 01.319, deveaux@physik.uni-frankfurt.de

Elektronikentwicklung

Auch im Bereich der Entwicklung von Detektorelektronik ist unsere Gruppe tätig. Hier arbeiten wir zur Zeit vor allem an zwei Projekten: Neben der notwendigen Elektronik für den CBM MVD werden auch Teile des HADES Detektors mit neuer Elektronik ausgestattet. Hier müssen neue analoge Verstärker für die schwachen Detektorsignale entwickelt, hochauflösende Zeitmessungen (besser als 500 ps Auflösung) implementiert, und nicht zuletzt auch im kompletten System getestet werden. 

Als zentrale Komponente in allen Datenaufnahme-Systeme kommen programmierbare Logikbausteine (FPGA) zum Einsatz. Durch ihren speziellen Aufbau eignen sie sich hervorragend für die Aufnahme von Detektordaten, stellen gleichzeitig durch ihre Komplexität aber auch Herausforderungen an die Entwickler.

Bei allen Entwicklungen arbeiten wir zusammen mit unserer eigenen Elektronikabteilung am IKF, der Experiment-Elektronik bei GSI sowie im Rahmen der HADES und CBM Experimente mit vielen weiteren Gruppen in ganz Europa. Außerdem gibt es inzwischen viele internationale Gruppen, die bei uns entwickelte Elektronik nun bei sich einsetzen, woraus sich immer wieder neue und spannende Projekte ergeben. Neben Tests in unserem Labor gibt es auch immer wieder Möglichkeiten zur Zusammenarbeit mit Kollegen an der GSI in Darmstadt sowie die Beteiligung bei Test-Experimenten für Detektoren und Elektronik bei verschiedenen Beschleunigeranlagen, z.B. GSI, COSY oder am CERN.

  • Entwicklung einer neuen Zeitmessung (TDC) für die Driftkammern bei HADES (Masterarbeit)
  • Design eines flexiblen Pulsgenerators für Elektroniktests im Labor (Bachelorarbeit)
  • Entwurf von detektornahen Elektronikmodulen für den CBM MVD (Doktorarbeit)
  • Implementierung von Updates im Trigger- und Datenaufnahmesystem von HADES für den Betrieb mit hohen Kollissionsraten bei FAIR

Kontakt:
Prof. Dr. Joachim Stroth, Tel. 069 798 47083, Raum 01.201, j.stroth@physik.uni-frankfurt.de
Dr. Christian Müntz, Tel. 069 798 47085, Raum 01.203, c.muentz@physik.uni-frankfurt.de
Dr. Jan Michel, Tel. 069 798 47081, Raum 01.318, michel@physik.uni-frankfurt.de