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For­schungs­schwer­punkt Teil­chen­phy­sik

Der For­schungs­schwer­punkt Teil­chen­phy­sik umfasst ex­peri­men­telle und theoretische Ar­beits­ge­biete der Teilchen- und As­tro­teil­chen­phy­sik. Im Mit­tel­punkt stehen dabei Fragen nach den fundamentalen Bausteinen des Universums, deren Quellen sowie den zwischen ihnen wirkenden Kräften.

Die Arbeitsgruppen der experimentellen Teil­chen­phy­sik befassen sich mit der Un­ter­su­chung von Prozessen mit Bottom- und Top-Quarks, z.B. der Suche nach seltenen Zerfällen, der Messung von CP-Verletzung und der Bestimmung von Kopplungen, sowie mit direkten und indirekten Suchen nach neuen phy­si­ka­lischen Phänomenen. Sie arbeiten an Experimenten am Large Hadron Collider des Genfer Forschungs­zentrums CERN und sind Mitglied der ATLAS- bzw. LHCb-Kollaboration. Dabei stehen die Daten­ana­lyse und der Experimentierbetrieb sowie die Wei­ter­ent­wick­lung und der Ausbau der Detektoren im Fokus der Aktivitäten.

Die As­tro­teil­chen­phy­sik nutzt stabile Teilchen, ins­be­son­de­re Neutrinos, Photonen und Atomkerne als Boten aus dem Weltall und un­ter­sucht damit astrophysikalische Quellen, kosmologische Effekte und die Ei­gen­schaf­ten dieser Teilchen. Die Arbeitsgruppen nut­zen Daten von mehreren großen Experimenten, z.B. dem IceCube-Ex­peri­ment in der Antarktis, MAGIC/LST auf La Palma und MeerKAT in Südafrika.

Die Arbeitsgruppen der theoretischen Teil­chen­phy­sik un­ter­su­chen Modelle jenseits des Standardmodells der Teil­chen­phy­sik und stu­die­ren Aspekte der Flavorphysik. Durch Vorschlaege neuer Observablen und der Interpretation von Messdaten besteht enge Zu­sam­men­arbeit mit den experimentellen Arbeitsgruppen. Ein weiterer Fokus der Teilchentheorie liegt auf Untersuchungen zur Dunklen Materie und der Rolle von Neutrinos im Universum.

Koordinierte Programme

Der Sonder­forschungs­bereich 876 bringt die Forschungsgebiete der Daten­ana­lyse (Big Data Analytics, Data Mining, maschinelles Ler­nen, Statistik) und der eingebetteten Systeme (Cyber-Physical Systems) zu­sam­men und erweitert sie so, dass Information aus verteilten, dy­na­misch­en Datenmassen realzeitlich für Entscheidungen vor Ort verfügbar wird. Das Datenvolumen, die Heterogenität und Verteiltheit der Daten sowie ihr oft hoher Durchsatz sind im Verhältnis zu den jeweils gegebenen Rechnern zu sehen. In der Teilchen- und As­tro­teil­chen­phy­sik forschen wir an der Beseitigung von Ressourcenbeschränkungen durch hohe Dimension, Dynamik und Volumen der Daten.

SFB 876

Das Kom­pe­tenz­zen­trum Ma­schi­nel­les Ler­nen Rhein-Ruhr hat das Ziel, Technologien des Maschinellen Lernens in Deutsch­land auf ein weltweit führendes Niveau zu bringen. Das Zen­trum ML2R wird als einer von sechs bun­des­wei­ten Knotenpunkten zu Künstlicher In­tel­li­genz (KI) und Maschinellem Ler­nen (ML) durch das Bun­des­mi­nis­te­ri­um für Bildung und For­schung (BMBF) ge­för­dert. Beteiligt sind die Technische Uni­ver­si­tät Dort­mund, die Fraunhofer-In­sti­tute für Intelligente Analyse- und Informationssysteme IAIS in Sankt Augustin sowie für Materialfluss und Logistik IML in Dort­mund und die Uni­ver­si­tät Bonn. In der Teilchen- und As­tro­teil­chen­phy­sik wird hier die Ent­wick­lung der künstlichen In­tel­li­genz vo­ran­ge­trie­ben und erprobt.

ML2R

Der BMBF-For­schungs­schwer­punkt ErUM-FSP T02 "Physik bei höchsten Energien am Large Hadron Collider" ist ein deutsches For­schungs­netz­werk aus fünfzehn Institutionen. For­schungs­schwer­punkt  ist die Elementarteilchenphysik am Large Hadron Collider (LHC) am CERN, Genf, mit dem ATLAS Detektor. Die Fa­kul­tät Physik be­tei­ligt sich dabei an der Vermessung der Ei­gen­schaf­ten des Top-Quarks und der Suche nach neuen phy­si­ka­lischen Prozessen bei höchsten Energien sowie am Betrieb des ATLAS-Ex­pe­ri­ments. Darüber hinaus ist die Fa­kul­tät im Rah­men einer För­de­rung von Forschungsinfrastrukturen an der Wei­ter­ent­wick­lung des halbleiterbasierten Spurdetektors des ATLAS-Ex­pe­ri­ments be­tei­ligt.

BMBF ErUM-FSP T02

Im vom BMBF ge­för­der­ten For­schungs­schwer­punkt ErUM-FSP T04 "LHCb: Quark-Flavor-Physik  am LHC" sind die Forschungsaktivitäten der deutschen Gruppen im Rahmens des LHCb-Ex­pe­ri­ments am Large Hadron Collider (LHC) des CERN gebündelt. LHCb auf die Un­ter­su­chung der am LHC in großer Zahl produzierten Beauty-  und Charm-Hadronen spezialisiert. Die Dort­mun­der Forschungen fokussieren sich auf Untersuchungen zur Materie-Antimaterie-Asymmetrie und zu äußerst seltenen Zerfällen von Beauty-Hadronen. Diese Untersuchungen er­lau­ben die indirekte Suche nach neuen Teilchen, deren Massenskala deutlich oberhalb dessen liegt, was am LHC direkt produziert wer­den kann. Neben der Daten­ana­lyse ist Betrieb und Wei­ter­ent­wick­lung des Ex­pe­ri­ments zentraler Bestandteil der Aktivitäten. Hier sind ins­be­son­de­re die Dort­mun­der Arbeiten zu Ent­wick­lung und Bau eines neuen Spurdetektors zu nennen, der zurzeit am CERN installiert wird.

BMBF ErUM-FSP T04

Das unter BMBF-ErUM Universum geförderte Neutrino-Observatorium IceCube ist ein vielseitiger Teilchendetektor mit ei­nem instrumentierten Volumen von ei­nem Kubikkilometer. Neben hochenergetischen Neutrinos aus astrophysikalischen Quellen kön­nen mit IceCube sowohl atmosphärische Myonen und Neutrinos, als auch exotische Teilchen, wie magnetische Monopole nach­ge­wie­sen wer­den. Die As­tro­teil­chen­phy­sik-Gruppe an der TU Dort­mund ist Mitglied der IceCube-Kollaboration und wird sich auch an den vorgeschlagenen Upgrades des Detektors beteiligen. Der wis­sen­schaft­liche Fokus der Dort­mun­der Arbeits­gruppe liegt dabei auf der Rekonstruktion von Energiespektren, der Simulation der Leptonpropagation durch ver­schie­de­ne Detektormedien und der Rekonstruktion unterschiedlicher Teilcheneigenschaften, wie z. B. Energie und Richtung mit Deep-Learn­ing-Methoden. Die multinationale IceCube-Kollaboration hat Mitgliedsinstitute in Europa, den USA, Japan und Australien.

BMBF-ErUM Universum IceCube

In dem Förderbereich BMBF-ErUM Universum CTA-D wer­den die deutschen Beteiligungen an dem Cherenkov Teleskop Array (CTA) zusammengefasst. Im Rah­men des BMBF-Projektes beteiligen wir uns am Aufbau der zukünftigen Generation von bodengebundenen Gammastrahlen-Teleskopen, die an zwei Standorten auf der Nord- und Südhalbkugel der Erde errichtet wer­den. Das erste Teleskop am Nordhalbkugel-Standort auf La Palma in unmittelbarer Nachbarschaft zu MAGIC befindet sich bereits im Betrieb und liefert erste Beobachtungsergebnisse. Die Dort­mun­der Wissen­schaft­lerinnen und Wis­sen­schaft­ler leisten hier ins­be­son­de­re Beiträge zur Ent­wick­lung der Analysepipelines und zu ersten wis­sen­schaft­lichen Be­obach­tung­en. Ein weiterer Schwerpunkt ist die Ent­wick­lung von nachhaltigen und dabei effizienten Ver­fah­ren zum Management der gewonnenen Daten.

BMBF-ErUM Universum CTA-D

Mit einer neuen Generation von Radiointerferometern wie dem zukünftigen Square Kilometre Array (SKA) wird der Forschungsbereich großer Datenmengen für die Radioastronomie immer wichtiger. Das Radioteleskop-System MeerKAT in der südafrikanischen Karoo-Wüste ist ein be­deu­ten­der erster Schritt in diese Zukunft der Radioastronomie. Von großer Be­deu­tung für einen effizienten wis­sen­schaft­lichen Betrieb dieser riesigen Anlagen ist die weitgehende Automatisierung der Be­obach­tung­en. Wir liefern im Rah­men des vom BMBF-ge­för­der­ten Projektes D-MeerKAT-II zentrale Beiträge zur Robotisierung der MPG-SKA-Protoyp-Antenne, mit ei­nem besonderen Fokus auf der Analyse von Sensordaten. Eingebettet sind unsere Aktivitäten dabei im German Long Wavelength Consortium (GLOW).

BMBF-ErUM Universum D-MeerKAT II

Internationale Graduiertenschule SMARTHEP (Marie Curie ITN)

SMARTHEP ist eine in­ter­na­ti­o­na­le Graduiertenschule mit Teil­neh­mern von ver­schie­de­nen eu­ro­pä­isch­en Uni­ver­si­tä­ten und Partnern aus der Industrie. Der Inhaltliche Fokus liegt auf der Analyse von großen Datensätzen mit Methoden der Echtzeitdatenanalyse, des maschinellen Lernens sowie hybrider Prozessorarchitekturen wie GPUs oder FPGAs. Eine Be­son­der­heit an SMARTHEP ist, dass neben der aka­de­mischen Aus­bil­dung in der Pro­mo­ti­on mit Aus­lands­auf­ent­hal­ten an unseren Partnerstandorten (Lund, Helsinki, Amsterdam, Paris und Genf) jeder Stu­die­ren­de auch mehrere Monate Aus­bil­dung bei unseren in­dus­tri­el­len Partnern wie IBM, Ximantis (Smart Mobility) oder Point8 (KI und Data Analytics) genießt. So sollen Data Scientists ausgebildet wer­den, die ideal auf eine Karriere sowohl im aka­de­mischen Bereich, als auch in der Industrie vorbereitet sind.

SMARTHEP

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Anfahrt & Lageplan

Der Campus der Technischen Uni­ver­si­tät Dort­mund liegt in der Nähe des Autobahnkreuzes Dort­mund West, wo die Sauerlandlinie A45 den Ruhrschnellweg B1/A40 kreuzt. Die Abfahrt Dort­mund-Eichlinghofen auf der A45 führt zum Campus Süd, die Abfahrt Dort­mund-Dorstfeld auf der A40 zum Campus-Nord. An beiden Ausfahrten ist die Uni­ver­si­tät ausgeschildert.

Direkt auf dem Campus Nord befindet sich die S-Bahn-Station „Dort­mund Uni­ver­si­tät“. Von dort fährt die S-Bahn-Linie S1 im 20- oder 30-Minuten-Takt zum Hauptbahnhof Dort­mund und in der Gegenrichtung zum Hauptbahnhof Düsseldorf über Bochum, Essen und Duisburg. Außerdem ist die Uni­ver­si­tät mit den Buslinien 445, 447 und 462 zu erreichen. Eine Fahrplanauskunft findet sich auf der Homepage des Verkehrsverbundes Rhein-Ruhr, außerdem bieten die DSW21 einen interaktiven Liniennetzplan an.
 

Zu den Wahrzeichen der TU Dort­mund gehört die H-Bahn. Linie 1 verkehrt im 10-Minuten-Takt zwischen Dort­mund Eichlinghofen und dem Technologiezentrum über Campus Süd und Dort­mund Uni­ver­si­tät S, Linie 2 pendelt im 5-Minuten-Takt zwischen Campus Nord und Campus Süd. Diese Strecke legt sie in zwei Minuten zurück.

Vom Flughafen Dort­mund aus gelangt man mit dem AirportExpress innerhalb von gut 20 Minuten zum Dort­mun­der Hauptbahnhof und von dort mit der S-Bahn zur Uni­ver­si­tät. Ein größeres Angebot an inter­natio­nalen Flugverbindungen bietet der etwa 60 Ki­lo­me­ter entfernte Flughafen Düsseldorf, der direkt mit der S-Bahn vom Bahnhof der Uni­ver­si­tät zu erreichen ist.

Interaktive Karte

Die Ein­rich­tun­gen der Technischen Uni­ver­si­tät Dort­mund verteilen sich auf den größeren Campus Nord und den kleineren Campus Süd. Zudem befinden sich einige Bereiche der Hoch­schu­le im angrenzenden Technologiepark.

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