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Department of Physics
Particle Physics

Theses

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We offer topics for bachelor, master and PhD theses on current research questions at any time. An overview of currently available topics in the field of particle physics can be found at the bottom of this page. Below there is also an overview of the theses written so far in our group on this topic.

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Currently available topics for theses

Bachelorarbeit / Masterarbeit - Teilchenphysik

Suche nach neuer Physik mit effektiven Feldtheorien in Gluon-Gluon-Fusions-Produktion von Higgs-Bosonen mit dem ATLAS Experiment

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in
  • Abschlussarbeitsthemen
  • Teilchenphysik
Eventdisplay und Code © CERN

Das Higgs-Boson kann am LHC auf verschiedene Arten und Weisen erzeugt werden. Der häufigste Produktionsmechanismus ist, mit großem Abstand, die Gluon-Gluon-Fusion (ggF), bei der zwei Gluonen über eine geschlossene Quark-Schleife zu einem Higgs-Boson kombinieren. Die ATLAS-Kollaboration hat vor kurzem eine Messung der Produktionsrate von Higgs-Bosonen via ggF mit anschließendem Zerfall in W-Bosonen veröffentlicht. Hierbei handelt es sich um eine differenzielle Messung, bei der nicht nur das totale Produkt aus Produktionsrate und Verzweigungsverhältnis des Higgs-Zerfalls gemessen wurde, sondern sogar deren Abhängigkeit von verschiedenen kinematischen Variablen der Produktion und des Zerfalls der Higgs-Bosonen.

Solche Präzisionsmessungen von seltenen Prozessen eignen sich besonders gut, um Theorien von Physik jenseits des Standardmodells auf die Probe zu stellen. Eine besonders stark theoretisch motivierte und zugleich verhältnismäßig modellunabhängige Methode, solche Untersuchungen durchzuführen, ist die Verwendung des Formalismus von Effektiven Feldtheorien (EFT), um Abweichungen von der Standardmodell-Vorhersage präzise und Modellunabhängig zu parametrisieren. 

Von besonderem Interesse ist die Verletzung der Ladungs- und Paritätssymmetrie. Die zur Erklärung der Materie-Antimaterie-Asymmetrie im Universum benötigte Verletzung dieser Symmetrie übersteigt die experimentell beobachtbaren Quellen bei weitem, sodass die Suche nach zusätzlichen Quellen von CP-Verletzung gut motiviert ist. Auch in Produktion oder Zerfall von Higgs-Bosonen könnte die CP-Symmetrie verletzt sein, und differenzielle Präzisionsmessungen von Winkelvariablen gehören zu den sensitivsten Tests für Quellen von CP-Verletzung. 

Im Rahmen dieser Arbeit können Studierende die vorliegende Messung nutzen, um die Machbarkeit einer darauf basierenden Studie von CP-Verletzung zu evaluieren. Interessierte Studierende werden sich mit dem Monte-Carlo Generator MadGraph und dem statistischen Analysetoolkit RooFit auseinandersetzen. Bei gutem Fortschritt können die Ergebnisse auf die echten Daten angewendet und CP-Verletzung im Higgs-Sektor mit kompetitiver Präzision vermessen werden. 

Completed Theses

PhD Theses

Master Theses

Giulia Fazzino Suppressing pile-up contributions in the formation of topological clusters in ATLAS September 2024
Jan Jaekel Jet-Lepton Overlap Removal Optimization in context of the boosted H to WW to lnuqq measurement using Run 2 data in ATLAS April 2024
Simone Ruscelli Feasibility studies for the extraction of the efficiency of boosted W/Z identification algorithms in diboson events using 13 TeV proton-proton collisions in ATLAS September 2023
Donna Maria Mattern Measurement of the top-quark pair to Z-boson production cross-section ratio at a centre-of-mass energy of √s = 13.6 TeV with the ATLAS detector April 2023
Simon Neuhaus Studies for the measurement of the production of top-quark pairs in association with a Z boson decaying to a pair of tau leptons with the ATLAS detector Oktober 2022
Lucas Cremer Sensitivity studies of the interference between FCNC and SM processes Oktober 2022
Daniel Wall Studies of radiative top quark processes with Bayesian neural networks Oktober 2022
Michael Windau Studies for a graph-based deep-learning method to improve isolation variables for photon identification with the ATLAS detector April 2022
Aaron van der Graaf A super-resolution GAN for photon identification at collider experiments Oktober 2021
Lars Kolk Systematic-aware top-quark pair reconstruction with deep learning September 2021
Jan Lukas Späh Data-driven corrections to shower shape variables for photon identification at the ATLAS experiment September 2021
Florian Mausolf Search for flavour-changing photon interactions in top-quark production and decay at the ATLAS experiment using deep neural networks Mai 2021
Lars Röhrig Estimating fake-lepton contributions in the framework of Bayesian statistics Mai 2021
Benedikt Gocke Search for flavour-changing photon interactions in top-quark production and decay with the ATLAS experiment Oktober 2020
Alexander Froch Parton Shower Simulations with Generative Adversarial Networks Oktober 2020
Patrick Schmidt Autoencoder for Anomaly Detection in tt-Events Oktober 2020
Nils Julius Abicht Study of convolutional neural networks for strange-tagging based on jet images from calorimeters September 2020
Egor Evsenin-Gutschank Development of a calibration strategy for the first strange tagger with the ATLAS detector at √s=13 TeV using full Run-2 data September 2019
Abdulkärim Frempong Studies for the search for pair produced scalar leptoquarks in proton-proton collisions decaying into top quarks and electrons or muons with the ATLAS detector at √s = 13 TeV Januar 2019
Björn Wendland First search for the single production of vector-like B quarks in the B → bH (→ γγ) decay channel using data corresponding to 79.8 fb-1taken with the ATLAS detector at √s = 13 TeV Oktober 2018
Marius Nagel Optimization of the Photon Identification at the ATLAS Experiment Using an Adversarially Trained Neural Network September 2018
Salvatore La Cagnina Studies of interference effects in processes with flavor-changing neutral currents including a tqγ coupling at the LHC September 2018
Tim Kallage Studies on the Reconstruction of Top-Quark Pairs Decaying in the Lepton+Jets Channel with Artificial Neural Networks September 2018
Stella Oppermann Development of an Event Selection Based on Machine Learning to Improve ttbar Reconstruction with the KLFitter Algorithm at the ATLAS Experiment September 2018
Cornelius Grunwald Constraining dimension-six effective operators through the combination of top quark measurements using EFTfitter Dezember 2017
Frederic Schröder Studies on the first search for single production of vector-like B-quarks with B->bH in the H->gamma gamma channel at sqrt(s)=13 TeV with the ATLAS detector September 2017
Volker Austrup Search for Single Vector-like Top Partners in the decay channel T->T(nunu)t(qqb) with sqrt(s)=13 TeV at the ATLAS experiment September 2017
Lennart Rustige Studies for the background estimation to the search for FCNCs in single top quark + photon production with the ATLAS experiment at √s=13 TeV Februar 2017
Elena Freundlich Studies for the Search for Pair Production of Vector-like Quarks in the Dilepton Channel QQ->Z(ll)q+X at √s=13 TeV with the ATLAS Experiment Oktober 2016
Sonja Bartkowski Development of a Search for Single Vector-Like Top Partners and Resonant Monotop Production with Boosted Top Quarks and ETmiss in pp Collisions with √s=13 TeV at the ATLAS Experiment Oktober 2016
Kevin Nolte Classification with case weights for Top Tagging August 2016
Tobias Nickel Comparison of the performance of the KLFitter algorithm at √s = 8 TeV and 13 TeV with the ATLAS detector using the ttbar-lepton+jets decay channel März 2016
Isabel Nitsche Studies on the prospect for the search for tH-production with H→γγ at √s=13 TeV with the ATLAS detector September 2015
Tobias Kupfer Studies on Substructure based Top Tagging for high pT Jets using Multivariate Techniques at √s=14 TeV with the ATLAS Detector September 2015
Gregor Geßner Measurement of the top quark mass in final states with three jets and one charged lepton at √s=8 TeV with the ATLAS experiment September 2015
Lennart Behrendt Optimierung der Performance von Algorithmen zur Identifikation von B-Jets auf Basis multivariater Methoden September 2015

Bachelor Theses

Lennart Völz Characterization and manipulation of an anion beam for spectroscopy and trapping with the Borealis experiment Juli 2024
Max Möller Interpretations of fiducial differential cross- section measurements of gluon fusion Higgs production in H->WW->lvlv decays in terms of a Standard Model Effective Field Theory with the ATLAS Experiment Juli 2024
Joel Koch Quark versus gluon tagging in the forward direction using topo-towers with the ATLAS detector August 2023
Bastian Schuchardt Achievable performance of boosted object identification algorithms using machine learning techniques in ATLAS Juli 2023
Simon Unterste-
Wilms
Performance of boosted object identification in fast simulation at the ATLAS Experiment März 2023
Chiara Deponte Studies on the properties of non-prompt photons at the ATLAS experiment, Bachelorarbeit Juli 2022
Marina Andress Studien zu den Aussichten der direkten Messung des CKM-Matrixelements Vtd mit tW Ereignissen am ATLAS Experiment Juli 2022
Niklas Düser Studies to optimize the neural network input features for the search of same-sign top-quark production Juni 2022
Lukas Riedel Studies on using distance correlation for the estimation of jet background in photon identification at the ATLAS
experiment
Januar 2022
Cihad Gözsüz Neural network based signal-background classification for the differential single top+photon measurement at the ATLAS experiment Juli 2021
Lisa Goldschmidtböing Training Neural Networks on ATLAS Open Data to Separate Signal and Background of Single Top Quark Production in pp Collisions at 13 TeV November 2020
Andrej Kusurmann Fake lepton estimation in top quark processes with one electron or muon in the final state Oktober 2020
Judith Gnade Energy Conservation in Generative Adversarial Networks for Parton Shower Simulations September 2020
Daniel Wall Optimisation Studies for the Direct Measurement of the Top-Quark Decay Width using TATORTCleaner at the ATLAS Experiment August 2020
Lucas Cremer Untersuchung der Sensitivität von Messungen des differentiellen Wirkungsquerschnitts von Top-Paar-Produktion in Regionen hohen transversalen Impulses auf Dimension-Sechs-Operatoren am LHC August 2020
Simon Nicklas Neuhaus Sensitivitätsstudien für den Zerfall H → ss am LHC August 2020
Donna Mattern Testing profile-likelihood unfolding in top-quark measurements with the ATLAS experiment August 2020
Cyrus Walther Discrimination of Standard Model and EFT contributions in single top production with a photon Juni 2020
Marcel Moczarski Neural network studies for the search for flavour-changing tqy interactions with the ATLAS detector Juni 2020
Nils Breer Studien zur Verbesserung von Strange-Tagging in pp-Kollisionen durch die Rekonstruktion von Λ-Baronen August 2019
Jonah Blank Studies on event selection criteria for the non-resonant HH->bbbb decay channel August 2019
Nicole Schulte Study on the sensitivity of top quark spin correlations to supersymmetric top quark partners August 2019
Saskia Kahl Studien zur Verbesserung der Suchsensitivität nach einzeln produzierten Vector-like-Top-Quarks mit der Matrix-Element-Methode am ATLAS-Detektor Juli 2019
Lars Kolk Studies for a multi-class boosted object tagger at the ATLAS experiment Juli 2019
Aaron van der Graaf Studien zur Bestimmung von |Vts| in dileptonischen tt Zerfällen unter Berücksichtigung von rekonstruierten KS und Λ0 Juli 2019
Jan Lukas Späh Studies for the sensitivity to dimension six operators in the context of effective field theories in singe-top-quark production with a photon Juli 2019
Michael Windau Studien über die Auswirkungen verschiedener b-Tagging-Arbeitspunkte auf die Performance eines Algorithmus zur Verbesserung der tt-Rekonstruktion am ATLAS-Experiment Juli 2019
Philipp Hellmann Aufbau einer Messanordnung zur Überprüfung der Szintillationseigenschaften von Polyethlennaphthalat September 2018
Janina Nicolini Kombination und EFT-Interpretation von Messungen des ttγ Produktionswirkungsquerschnitts in Proton-Proton-Kollisionen Juli 2018
Benedikt Gocke Suche nach einzeln produzierten Vector-like Top-Quarks am ATLAS Detektor mit der Matrix Element Methode Juli 2018
Patrick Schmidt Studien zur Optimierung der Photon-Isolation für die Suche nach einzelproduzierten vektorartigen B-Quarks im Zerfallskanal B → H(→ γγ)b am ATLAS-Detektor bei √s = 13 TeV Juli 2018
Dominik Hellmann Decay kinematics comparison of pair-produced leptoquarks and vector-like quarks in proton proton collisions at √s = 13 TeV at the LHC Juli 2018
Alexander Froch Signal and Background Discrimination for the Search of Single Vector-Like-Top-Quark Production at the ATLAS Detector with Artificial Neural Networks Juli 2018
Andre Augustin Studies on top tagging for intermediately boosted top quarks using machine learning with the ATLAS detector April 2018
Tobias Decking Studien zur Suche nach vektorartigen B-Quarks mit Hilfe von multivariaten Methoden und dem ATLAS-Detektor am LHC bei √s = 13 TeV August 2017
Nils Julius Abicht First studies on the distinction of strange and bottom jets with the ATLAS detector in Run 2 Juli 2017
Egor Evsenin-Gutschank Studies of the Impact of the Isolation Criteria for the Measurements of Photon Identification Efficiencies with the ATLAS Detector at √s = 13 TeV August 2016
Salvatore La Cagnina Constraints on the top quark width from cross section and branching ratio measurements using EFTfitter Juli 2016
Philip Boenke Studies for the improvement of the uncertainty on measurements of the top-tagging efficiency in ttbar events at the ATLAS experiment Juli 2016
Abdulkärim Frempong Study of the mass dependent optimisation of the event selection for the single production Y → Wb vector-like quark search with one lepton in the final state with the ATLAS detector at √s = 13 TeV Juli 2016
Valerie Hohm Optimisation Studies for the Search for tH Production at the ATLAS Experiment with first √s = 13 TeV Monte Carlo Samples Juli 2016
Tim Kallage Performance Studies on the Reconstruction of Vector-Like Top Quark Pairs Decaying in the Channel TT → ZtWb with the KLFitter Algorithm at the ATLAS Experiment Juli 2016
Simon Mahn Optimierung der Untergrund-Unterdrückung bei der Suche nach Vector-Like-T-Quarks mit dem ATLAS-Detektor Juli 2016
Marius Nagel Jet Cleaning Studies for Monotop Topologies at the ATLAS Detector at √s = 13 TeV Juli 2016
Stella Oppermann Optimization Studies for the Boosted Event Selection in a Search for Vector-Like Quark Pair Production in the Channels TT→WbZt and BB→WtZb with the ATLAS Experiment Juli 2016
Björn Wendland KLFitter studies for semi-boosted ttbar events with the ATLAS detector at √s = 13 TeV Juli 2016
Frederic Schröder Studien zur Identifikation geboosteter Top-Quarks mit Substrukturvariablen kombiniert in einem künstlichen neuronalen Netz Juli 2015
Sonja Bartkowski Suppression of QCD-Multijet Background Using Multivariable Classification Methods August 2014
Tobias Kupfer Analyse der √s=7 TeV ATLAS-Daten aus 2011 zur Verbesserung der W+Jets-Untergrund-Bestimmung zur Messung der Masse des Top-Quarks Oktober 2013
Isabel Nitsche Optimization of the signal-background separation in the single-top t-channel at the ATLAS experiment using neural networks Oktober 2013
Gregor Geßner Systematic study about phase space separated b-tagging at the ATLAS experiment Juli 2013