Samlet liste over alle projekter

Titel: En spændende ny laboratorieøvelse til IFA’s gymnasieundervisning
Vejleder: Helge Knudsen
Fagområde: Fysikdidaktik, eksperimentelt
Projektet går ud på at du laver en ny laboratorieøvelse til IFA’s besøgsservice egnet til 1. og 2. g elever. Du undersøger hvilke øvelser der kunne være egnet (som ikke kan laves på de enkelte gymnasier) ved at kontakte nogle gymnasielærere, dernæst vælger du den bedste af disse, foretager  indkøb af materiel og test af øvelsesgangen. Du skriver dernæst vejledningsmateriale til www og beskriver det hele i din bachelorrapport.

Titel: Intelligent laserstabilisering til køling af atomer
Vejleder: Jan Arlt, Jacob Sherson
Område: AMO Physics
Laserkøling af neutrale atomer har i de seneste år udviklet sig til en af de
vigtigste eksperimentelle teknikker i moderne atomfysik. Den giver mulighed for
køling og indfangning af neutrale atomer og er en af de væsentligste forudsætninger
for produktionen af Bose-Einstein kondensater. En central udfordring er præcist at
stabilisere en cw-laser til en atomar reference ved hjælp af spektroskopi. I øjeblikket
bruges over hele verden simple analoge elektroniske kredsløb til dette formål. Indenfor
dette bachelorprojekt sigter vi mod at gøre kredsløbet mere intelligent ved hjælp af
en programerbar microcontroller, som vil give mulighed for en mere robust
stabilisering af laserfrekvensen.

Titel: Konstruktion af en laser-polarisations-analysator   
Vejleder: Jan Arlt, Jacob Sherson
Område: AMO Physics
Polarisationseffekter er allestedsnærværende i naturen, men en detaljeret
analyse af den eksakte polarisation bliver vanskelig, når f.eks
elliptiske komponenter optræder. I dette projekt har vi planer om at
opbygge en polarisationsanalysator baseret på et samspil af optiske komponenter
og analysesoftware, der samtidigt kører på en tilknyttet pc. Dette apparat vil give
mulighed for præcis karakterisering af polarisationen (lineære, cirkulære ellicptic)
af en laserstråle efter en optisk fiber.

Titel: Sammensatte bosoner
Vejleder: Malte Tichy
Abstract: I projektet undersøges de kvantemekaniske egenskaber af sammensatte partikler, som udgøres af to elementære bosoner. Ligesom tilstanden for et system af identiske fermioner er anti-symmetrisk under ombytninger, er tilstande af bosoner symmetriske, og derfor bliver deres normaliseringsfaktor afhængig af, hvor mange gange vi forsøger at besætte de samme enkelt-partikel tilstande.
Normaliseringsfaktoren for systemer af flere sammensatte bliver derfor en indikator for, hvor "godt" de sammensatte partikler selv ligner elementære bosoner. I projektet vil vi identificere de kvantitative grænser for normaliseringsfaktoren og vi vil give fysiske og kombinatoriske fortolkninger af dens opførsel. Med disse resultater som udgangspunkt, vil vi dernæst beskrive og udforme eksperimentelle protokoller, for eksempel interferens-eksperimenter til at belyse og undersøge de fundne resultater.

Titel: Alt for svært for en klassisk computer: Boson-Sampling
Vejleder: Malte Tichy
Abstract: Indenfor klassisk kompleksitetsteori er Boson-Sampling et paradigmatisk "svært" problem. Det kan til gengæld løses effektivt på en kvantecomputer, som fungerer ved spredning af enkelte fotoner. For at afgøre, om det optiske apparatur faktisk udfører den ønskede kvanteberegning, må man teste det på problemer med kendte løsninger, men hvordan finder man sådanne løsninger? I bachelorprojektet vil vi undersøge eksperimentelt realistiske testtilfælde, hvor vi kan beregne opførslen af fotoner, og hvor vi kan modellere effekten af eksperimentelle unøjagtigheder. Resultaterne af projektet vil blive brugt til et Boson-Sampling eksperiment, som skal udføres af samarbejdspartnere i Jena og Innsbruck i efteråret 2014.

Titel: Brintlagring på graphen og aromatiske kulbrinter.
Vejleder: Liv Hornekær
Område: Overfladefysik
Abstract:
Lagring af brint i atomar form ville i princippet gøre det muligt at opnå større energi tætheder i lagringsmediet end hvad der er muligt ved lagring af molekylær brint. Det er dog stadig uklart om det i praksis vil være muligt at realisere et sådant system. Pga. kuls lave atomare masse har kul-baserede systemer, som kulstof-nanorør og nanoporøst amorft kul, længe været studeret i forbindelse med brintlagring. Vha. diverse overfladeteknikker såsom Skanne Tunnel Mikroskopi (STM),  Termisk Desorptions Spektroskopi (TDS), samt laserteknikker forsøger vi at kortlægge den basale vekselvirkning mellem brint- og kul-atomer i kulbaserede systemer med nye lovende egenskaber for brintlagring – såsom graphen og polycykliske kulbrinter. Du kan finde yderligere information om mulige projekter indenfor dette område på vores hjemmeside: www.phys.au.dk/surface-dynamics

Titel: Graphen – kontrol af elektroniske egenskaber.
Vejleder: Liv Hornekær og Ivan Steensgård
Område: Overfladefysik
Abstract:
Graphen, et enkelt lag grafit, har unikke fysiske egenskaber som gør det til et interessant materiale både som en legeplads for studier af fundamental fysik og som et muligt fremtidigt materiale til fremstilling a integrerede kredsløb. Bla. har ladningsbærerne i graphen ekstrem høj mobilitet og bevæger sig som masseløse relativistiske partikler. Disse karakteristika gør potentielt graphen til et ideelt materiale til fremstilling af elektroniske komponenter. Det eneste problem er at graphen ikke har noget båndgab, hvilket er nødvendigt for at kunne kontrollere ledningsevnen elektronisk. Der forskes derfor for tiden intenst i at finde metoder til at åbne et båndgab i graphen. Vi har vist at man ved at lave nanomønstre af brint på graphen på et Ir(111) substrat kan åbne et båndgab der er stort nok (~1 eV) til at kunne bruges i rigtige applikationer. Vi arbejder nu på at finde måder til at generalisere denne metode til graphen på ikke ledende substrater. Du kan finde yderligere information om mulige projekter indenfor dette område på vores hjemmeside: www.phys.au.dk/surface-dynamics

Titel:
Overfladereaktioner i rummet.
Vejleder: Liv Hornekær
Område: Laboratorie astrofysik og overfladefysik
Abstract: 
Det er i løbet af de seneste år blevet klart, at overflade reaktioner på interstellare støvkorn spiller en stor rolle for den termiske og kemiske udvikling af de interstellare støvskyer, hvor nye stjerner dannes. Vha. Skanne Tunnel Mikroskopi (STM), Termisk Desorptions Spektroskopi (TDS), samt laserteknikker forsøger vi at studere astrofysisk relevante overflade reaktioner. Vi genskaber interstellare betingelser i laboratoriet og studerer så reaktioner mellem enkelte atomer på astrofysisk relevante overflader. Du kan finde yderligere information om mulige projekter indenfor dette område på vores hjemmeside: www.phys.au.dk/surface-dynamics

Titel
Atomer og molekyler i korte og intense laserpulser
Vejleder Lars Bojer Madsen
Fagområde Teoretisk atom, molekyl- og optisk fysik
Abstract I de senere år er der sket en rivende udvikling indenfor laserteknologi og acceleratorbaserede strålingskilder. Pulser af hidtil uset intensitet og energi og af ultrakort varighed kan nu produceres i flere laboratorier verden over. Denne udvikling peger på mange interessante fremtidige forskningfelter, så som tidsopløst elektronspektroskopi, tidsopløst røntgendiffraktion, etc. Udviklingen stiller samtidig nye krav til den teoretiske beskrivelse af kvantesystemer, som drives langt væk fra ligevægt – en af kvanteteoriens stående udfordringer. Med udgangspunkt i aktuel litteratur (forskningsartikler) formuleres individuelle projekter, der afhængigt af interessere kan drejes mod analytisk eller numerisk arbejde.

Titel
Musikinstrumenters akustik
Vejleder Karsten Riisager
Fagområde Klassisk fysik
Abstract  Klassisk akustik fremviser mange emner på grænsen mellem fysik (især bølgelære) og andre fagområder, f.eks. seismik, ultralyd, bioakustik, undervandsakustik, sonoluminescens, rumakustik og musikakustik. Specielt musikinstrumenters akustik giver gode muligheder for at udvælge et afgrænset emne - eventuelt et enkelt instrument - hvor man kan nå i dybden i løbet af et bachelorprojekt. Selve toneproduktionen og udstråling af lyd vil være naturlige hovedpunkter, men andre facetter kan også inkluderes. For en dybere teoretisk forståelse er det en klar fordel at have kendskab til elektrodynamik idet meget af formalismen kan overtages derfra. Ved enkelt instrumenter kan man overveje også at inkludere simple eksperimentelle undersøgelser. Andre områder indenfor akustik kan eventuelt også danne grundlag for et projekt, hvis der er interesse for det.

Titel Statistical mechanics of polymer models
Vejleder Alberto Imparato
Fagområde Teoretisk fysik
Abstract The goal of the thesis is to evaluate, both analytically and numerically, the polymer radius for different microscopic models: freely jointed chain, freely rotating chain, and continuous models. Using the same models, the radius can be calculated for polymers under external forces or constraints.

Titel
Teoretiske bachelorprojekter
Vejleder Dmitri Fedorov og Aksel Jensen
Fagområde Atom-, kerne-, og partikelfysik, kvantefeltteori, almen relativitetsteori
Abstract Vi tilbyder adskillige teoretiske bachelorprojekter, kig efter eksempler på vores hjemmeside (http://phys.au.dk/forskning/subatomic-physics/theory/).

Titel Frekvensstabilisering af diodelasere
Vejleder Michael Drewsen
Fagområde Eksperimentel optik
Abstract Diodelasere findes i mange kommercielle produkter, så som CD-afspillere og laserprintere. Disse små og mekanisk meget stabile lasere benyttes tillige ofte inden for atomfysik. Når dioderne kommer fra producenten er frekvensstabiliteten desværre typisk ikke tilstrækkelig god til atomfysiske studier. Ved at integrere dem i relativ simple optisk kaviteter kan man dog nemt opnå den nødvendige stabilitet af laserfrekvensen. I vores forskning med kold indfangede ioner benytter vi sådanne lasersystemer til bl.a. laserkøling og tilstandspræparation af indfangede atomare ioner. Dette projekts mål er at integrere en diodelaser i en optisk kavitet og måle laserlysets frekvensmæssige egenskaber før og efter stabiliseringen inden den benyttes ved en af vores forskningsopstillinger.  

Titel Optiske pulser til test af en kvantehukommelse
Vejleder Michael Drewsen
Fagområde Eksperimentel optik
Abstract Til test af en kvantehukommelse for kvanteinformation kodet med lys, er det nødvendigt at kunne benytte en serie af lyspulser med en typisk længde på 1-10 micro-sekunder. En måde at danne disse pulser på er at benytte såkaldte akustooptiske modulatore, der bl.a. har den egenskab at de deflektere en hvis del af en indkommen laserstråle. Intensiteten af det deflekterede lys afhænger af intensiteten af en lydbølge, der sendes gennem et krystal laserstrålen passerer. Ved at variere lydintensiteten kan man således danne specifikke deflekterede lyspulser. Dette projekts mål vil være at generere og karakterisere lyspulser med forskellige tidslige forløb ved hjælp af akustooptiske modulatore og benytte dem i en test af en kvantehukommelse baseret på laserkølede atomare ioner.

Titel Frekvensmåling med optiske kaviteter
Vejleder Michael Drewsen
Fagområde Eksperimentel optik
Abstract Til måling af relativ frekvens og frekvensstabilitet af laser lys benyttes ofte såkaldte optiske kaviteter. Sådanne kaviteter, som du måske allerede har stiftet bekendtskab med, består af to højtreflekterende spejle placeret i en bestemt afstand fra hinanden. Da afstanden mellem spejlene er en kritisk parameter for en frekvensmålings nøjagtighed, benyttes der ofte materialer med en lav termisk udvidelseskoefficient til afstandsstykker mellem spejlene. Ideen med dette projekt er at benytte en kavitet med et temperatur-stabiliseret kvartsrør (DT~1 mK) som afstandsstykke til at stabiliserer frekvensen af diodelasere til mindst 9 betydende cifre. Endeligt vil kaviteten benyttes ved vores forskning med kolde indfangede ioner.

Titel Atom-, molekyl-, og kvantefysik med kolde indfangede ioner
Vejleder Michael Drewsen
Fagområde Eksperimentel optik
Abstract Ud over de specifikke projekter i listen over bachelorprojekter har Ionfældegruppen løbende gang i nye aktiviteter i forbindelse med vores forskning som har et omfang som egner sig til projektdelen af bacheloruddannelsen. Er du nysgerrig for at vide mere om de nuværende muligheder, så kig endelig forbi på mit kontor eller i laboratorierne. 

Titel: Middelalderlig kastemaskine
Vejleder: Erik Horsdal
Fagområde: Eksperimentel fysik
Abstract: I middelalderen brugte man sindrige maskiner til nedbrydning af by- og borgmure under belejringer. Et eksempel på en sådan maskine er den såkaldte TREBUCHET. Med den kunne man slynge sten eller andre tunge genstande af sted med stor hastighed. Fysikfagligt set omdanner en TREBUCHET potentiel energi i tyngdefeltet til kinetisk energi af et projektil (en sten).  Man kan naturligvis måle projektilets rækkevidde samt træfsikkerheden; men kan man også fastholde og analysere maskinens funktion med et simpelt WebCam? Hvad er virkningsgraden defineret som forholdet mellem kinetisk- og potentiel energi? Passer resultaterne med de klassiske bevægelsesligninger?

Titel:
Magnetiske bremse- og løftekræfter
Vejleder: Erik Horsdal
Fagområde: Eksperimentel fysik
Abstract: Vekselvirkningen mellem magneter og ledende materialer har været af interesse i hvert fald siden man begyndte at bruge magnetiske kompasser til navigation. Nu om stunder er det et vigtigt element i udformningen af elektriske motorer, transformere og relæer, og på det seneste har problemstillingen fået fornyet aktualitet i forbindelse med magnetisk løftede tog. I et populært forsøg lader man en permanent magnet falde lodret gennem et elektrisk ledende
rør. Hvis magneten er kraftig og ledningsevnen stor, opnås hurtigt en konstant og forbløffende lille faldhastighed. Kan man måle og forstå denne hastighed og den tid, der går, inden den opnås? Hvorfor søger magneten mod rørets akse, og hvorfor søger NS-retningen mod lodret? En magnet, som bevæges langs en plan, elektrisk ledende overflade er påvirket af en kraft rettet modsat bevægelsen. Dette kan man let overbevise sig om ved blot at gøre det og føle
modstanden mod bevægelsen. Derimod er det ikke let at fornemme den frastødende kraft mellem leder og magnet. Kan de to kræfter måles kvantitativt? Kan de forstås ud fra relativt simple elektrodynamiske overvejelser? Maxwell var interesseret i disse problemer, og han udviklede en interessant teori om dem.

Titel:
Kernemagnetisk resonans - klassisk model
Vejleder: Erik Horsdal
Fagområde: Eksperimentel fysik
Abstract: En kugle med en indbygget permanent magnet har et magnetisk moment M, og hvis den anbringes på en luftpude og snurres rundt, så har den også et impulsmoment L. Forholdet mellem disse størrelser er et klassisk, gyromagnetisk forhold G=M/L, som er analogt til det tilsvarende for protonen givet ved g=e/m, hvor e er elementarladningen og m protonmassen. Det klassiske forhold er i praksis langt mindre end det kvantemekaniske, G

Titel:
Positronium
Vejleder: Helge Knudsen eller Ulrik Uggerhøj
Fagområde: Positronfysik
Abstract: Vi har på IFA en "state-of-the-art" positron beamline som kan levere intense pulser af positroner med veldefineret energi. Blandt mulighederne med positronerne er at måle dannelse af positronium, og levetidsmålinger af dets to tilstande ortho-PS (142 ns) og para-Ps (125 ps).

Titel:
Kosmiske stråler målt med et array af scintillatorer
Vejleder: Hans Fynbo
Fagområde: Partikelfysik, eksperimentelt
Abstract: Arrays af scintillatorer til måling af byrer af kosmiske stråler er under opbygning i Århus og i København. Vi vil teste en model-opstilling med to detektorer. Projektet kan rettes i mange retninger afhængigt af dine særlige interesser.

Titel:
Elektrisk opladning og transport af støv/sand partikler på planeten Mars.
Vejleder: Jon Merrison
Fagområde: Eksperimentel fysik/geofysik
Abstract: Transport af partikler med mikrometer størrelse (støv) er en af de dominerende processer i Mars’ atmosfære og på overfladen af planeten, ligesom det er i nogle egne på Jorden. Computer modellering af støvtransport kræver kvantificering af aerodynamiske parametre og kendskab til fysisk egenskaber af støvet, som er delvis ukendt på Mars. På grund af bl.a. kontakt elektrificering bliver mikroskopisk partikler ofte elektrisk opladet på Jorden. Uden direkte målinger kunne man antage at sammenlignelige  processer spiller en vigtig rolle i støvtransporten på Mars (tiltrækning, aggregering, adhering). Det er imidlertid nødvendigt at foretage målinger under Mars forhold for at få vished om den hypoteses holdbarhed.
Med brug af Mars Simulerings Laboratoriets vindtunnel kan transporten af finkornet materiale på Mars simuleres og elektrisk opladning studeres. Data fra eksperimenter i vindtunnelen vil kunne danne grundlag for udvikling af et instrument, som kan sendes til Mars på en kommende mission.

Titel: CERN eksperimenter med radioaktive kerner
Vejleder: Karsten Riisager eller Hans Fynbo
Fagområde Kernefysik, eksperimentelt
Forudsætninger Kerne- og partikelfysik
Abstract: ISOLDE faciliteten på CERN producerer radioaktive kerner i reaktioner med 1.4 GeV protoner. Vi arbejder typisk med meget kortlivede kerner (halveringstider ned til nogle få millisekunder) og bruger både beta-henfald og kernereaktioner til at studere deres struktur. Projektet vil bestå i at deltage i analyse (evt. også eksperiment) af eksperimentelle data fra CERN. Kom og hør nærmere om hvad vi arbejder med lige nu.

Titel:
Ledningevner på mikrometerskala
Vejleder: Philip Hofmann
Fagområde Eksperimentel faststoffysik/overfladefysik
Forudsætninger Faststoffysik eller gl. Af.8

Abstract: 4-punkts ledningsevnemålinger er standard fremgangsmåden til elektrisk karakterisering af makroskopiske prøver. Der er imidlertid mindst 2 gode grunde til at sådanne målinger foretaget i mikrometer eller endda i nanometer skala, er specielt fordelagtige. For det første vil en reduktion af afstanden mellem kontakterne forøge overfladefølsomheden, som kan være afgørende, når tyndfilm bliver undersøgt. For det andet sker der en tiltagende integration af elektriske kredsløb ligesom mulighederne for at fremstille kredse af molekylær elektronik bliver stadig mere lovende. Dette skaber efterspørgsel efter karakteriseringsværktøjer med passende længdeskala. I dette projekt benytter vi 4-punkts mikroprober - udviklet af MIC og CAPRES - til at undersøge overfladers og tyndfilms konduktivitetsegenskaber i ultrahøjt vacuum (UHV).

Titel
Kernemagnetisk resonans og billeddannelse
Vejledere Sune Jespersen (Skejby Sygehus) og Karsten Riisager
Fagområde Teoretisk fysik
Forudsætninger 1. og 2. års studieprogram
Abstract Kernemagnetisk resonans (NMR,MR) anvendes på en lang række områder fra grundforskning i bla. fysik og kemi til billeddannelsesværktøj i forbindelse med diagnosticeringen af menneskelige sygdomme. Der er mulighed for at lade mange forskellige fysiske parametre påvirke kontrasten på et MR-billede, f.eks spintæthed, relaksationstider, diffusionskonstanter, flow-hastigheder mm., og sammen med teknikkens høje følsomhed overfor vand har den vist sig som et særdeles nyttigt værktøj for læger. Hertil kommer desuden at den er komplet ufarlig. I projektet er der f.eks mulighed for at beskæftige sig med hvordan man kan måle diffusion med MR, den medicinske relevans heraf, evt. kombineret med simuleringer og muligvis også simple eksperimenter på Skejby Sygehus.

Titel
Sorte huller
Vejleder Axel Svane
Fagområde Teoretisk fysik
Forudsætninger 1. og 2. års studieprogram
Abstract Gravitationsfeltet omkring supermassive objekter giver anledning til relativistiske effekter. Projektet udforsker disse på basis af Schwarzschild-metrikken. Der er mulighed for at studere frit fald ind mod et sort hul, planetbevægelse omkring et sort hul, lysstrålers bevægelse etc. Projektet bygger på blandet analytiske og computerbaserede beregninger.

Titel
Fotofysiske og fotokemiske processer i DNA og RNA
Vejledere Steen Brøndsted Nielsen og Jens Ulrik Andersen
Fagområde Eksperimentel biofysik
Abstract  DNA og RNA absorberer ultraviolet stråling med maksimum ved 260 nm. Ved hjælp af lagerringen ELISA bestemmes levetiden af laser-eksciterede nukleotid-ioner, bestanddelene af DNA og RNA. Hvis ekscitationsenergien hurtigt (< 1 picosekund) omsættes til vibrationsenergi statistisk fordelt over hele ionen, vil levetiden mht. dissociation være i størrelsesordenen af ti mikrosekunder. I opløsning vil den varme ion afkøles indenfor nogle få picosekunder i vekselvirkninger med vandmolekyler og vil således overleve UV-bestrålingen. Sker dissociationen imidlertid også på picosekundskala (ikke-statistisk), vil denne kunne konkurrere med afkølingen i opløsning. Energiomdannelsen i eksciterede nukleotider er derfor af væsentlig betydning for deres videre skæbne, og for hvor let DNA og RNA beskadiges af UV stråling.

Titel Triplet-levetiden af protoporphyrin og kvanteudbyttet
Vejleder Steen Brøndsted Nielsen
Fagområde Eksperimentel biofysik
Abstract  Når nogle molekyler exciteres fra deres elektroniske grundtilstand (So, singlet) til en elektronisk tilstand Sx vil der være en endelig sandsynlighed for efterfølgende hurtig krydsning til en lavereliggende triplet tilstand T1. Tilbagevenden til So ved omdannelse af den elektroniske excitationsenergi til vibrationel energi er spin-forbudt, og levetiden af triplet tilstanden vil være lang, typisk 0.1 – 10 ms. Når frit protoporphyrin (pp) er til stede i blodet og huden, vil sollys således føre til dannelse af pp i triplet tilstanden, 3pp. 3pp reagerer med ilt og danner det reaktive singlet-ilt, 1O2, som i for store mængder kan føre til hudkræft. Projektets mål er at studere protoporphyrins fotofysik, at bestemme triplet-levetid og kvanteudbytte ved brug af ELISA.

Titel Optiske egenskaber af organiske ledere
Vejleder Steen Brøndsted Nielsen
Fagområde Materialefysik
Abstract Mixed-valence ledningsevne opnås i en stak af delvist oxiderede elektrondonorer, dvs. en alternerende stak af fx neutrale molekyler og radikalkationer. Elektroner overføres fra neutrale molekyler til nabomolekyler med positive elektronhuller (dss radikalkationer), hvilket giver anledning til en strøm. Ledningsevnen er bestemt af de elektroniske egenskaber af molekylerne, og under bestemte eksperimentelle betingelser fås superledning. Vi undersøger den elektroniske struktur af organiske radikalkationer ved brug af lagerringen ELISA i kombination med en tunbar pulseret laser. Projektet sker i tæt samarbejde med organisk syntesekemikere fra Syddansk Universitet med målet at udvikle nye og bedre organiske ledere. Kvantekemiske beregninger kan indgå som en del af projektet.

Titel Oversættelse mellem middelfeltets (Hartree) og en relativ (hypersfærisk) beskrivelse af Bose-Einstein-kondensater
Vejledere Dmitri Fedorov og Aksel Jensen
Fagområde Teoretisk atom-/molekylefysik
Abstract I middelfeltets simpleste form skrives mangepartikel-bølgefunktionen som et produkt af enkeltpartikel-amplituder. I en relativ, hypersfærisk beskrivelse skrives mangepartikel-bølgefunktionen som en sum af topartikel-amplituder. Denne sidste metode tillader en simplere beskrivelse af topartikel-korrelationer mellem bosoner i f.eks. Bose-Einstein-kondensater. Man er dog stadig interesseret i at kende til enpartikel-egenskaber af sin mangepartikel-bølgefunktion. F.eks. er det interessant at vide, hvordan tætheden af et Bose-Einstein-kondensat afhænger af afstanden fra centeret af kondensatet (da dette kan måles eksperimentelt). Med henblik på dette kan man f.eks. forsøge at 'oversætte' sin relative bølgefunktion til enpartikel-amplituder. Evt. kan man starte med at undersøge et system med tre, fire, ... atomer.

Titel
Dynamik af Bose-Einstein-kondensater
Vejledere Dmitri Fedorov og Aksel Jensen
Fagområde Teoretisk atom-/molekylefysik
Abstract Bose-Einstein-kondensater, hvor atomerne tiltrækker hinanden kraftigt, har i eksperimenter vist sig at være ustabile. Dette skyldes, at atomerne danner molekyler og derfor ikke kan kondensere som enkelte atomer. Processen, hvor et kondensat falder sammen pga. at atomerne binder sig sammen, involverer sammenstødet af tre atomer med to bundne atomer som produkt. Dette kan studeres ved at løse et koblet system af tidsafhængige ligninger (analogt til den tidsafhængige Schroedinger-ligning). Dette gøres i denne sammenhæng i en hypersfærisk formulering, hvor det er lettere at studere effekten af vekselvirkninger og korrelationer mellem bosonerne. Denne beskrivelse af henfaldet kan evt. sammenlignes med en metode, hvor man indfører et imaginært potentiale som dræn-led.

Titel
En-dimensionelle Bose-Einstein-kondensater
Vejledere Dmitri Fedorov og Aksel Jensen
Fagområde Teoretisk atom-/molekylefysik
Abstract N identiske bosoner (f.eks. 87-Rubidium-atomer), fanget af et ydre laserfelt, danner et Bose-Einstein-kondensat ved meget lave temperaturer. Ved at lave en speciel geometri af sine lasere kan man tvinge bosonerne til at ordne sig på en lang række, dvs. en en-dimensional geometri opstår. Dette studeres teoretisk vha. en hypersfærisk metode baseret på variationsprincippet. Dette kan i nogle skematiske tilfælde sammenlignes med analytiske løsninger (Tonks-Girardeau). Endvidere kan metoden sammenlignes med middelfeltsmetoden og mere komplicerede modeller, såsom Jastrow-antagelsen; evt. først for tre eller fire bosoner. Et interessant, eksperimentelt studeret fænomen er soliton/vortex, hvor tæthedsvariationer i et kondensat kan udvikle sig i tiden.

Titel
Bose-Einstein-kondensater med få atomer
Vejledere Dmitri Fedorov og Aksel Jensen
Fagområde Teoretisk atom-/molekylefysik
Abstract I de seneste år er der foretaget mange eksperimenter med boson-systemer ved meget lave temperaturer, og såkaldt Bose-Einstein-kondensation af mange tusinde atomer er blevet observeret. På det seneste er interessen vokset for små kondensater med under hundrede atomer. For at belyse problemet, studeres et bosonsystem bestående af tre eller fire identiske bosoner (f.eks. 85-Rubidium-atomer). Dette gøres teoretisk vha. en hypersfærisk formulering baseret på variationsprincippet. Korrelationer mellem partiklerne studeres, og der kan sammenlignes med resultater fra middelfeltsanalyser eller tilgængelige hypersfæriske metoder [især D. Blume & C. H. Greene, Phys. Rev. A 66, 013601 (2002): "Three particles in an external trap: Nature of the complete J=0 spectrum"].

Titel Enkelt partikel energier for nukleoner
Vejledere Dmitri Fedorov og Aksel Jensen
Fagområde Teoretisk kernefysik
Abstract Specielle strukturer opstår når enkelt partikel energierne , er tæt ved nul. Nye magiske tal kan opstå. Derfor er det interessant at beregne , som funktion af antallet af neutroner og protoner. Analytiske modeller med kasse og harmonisk oscillator potentialer anvendes først. Derpå laves selvkonsistente middelfelts beregninger med delta funktions potentialer.

Titel
Triple alfa processen 1
Vejledere Hans Fynbo
Fagområde Kernefysik, eksperimentelt
Forudsætninger Kerne- og partikelfysik I
Abstract Eksperimentelle studier af tilstande i C12 som henfalder til 3 alfa partikler. Det er den tidsomvendte proces for dannelsen af C12 i røde kæmpe stjerner. Projektet kan kan enten fokusere på eksperimentelt arbejde eller på Monte-Carlo simulationer af eksperimenter for at finde den bedste opstilling til bestemmelse af egenskaberne af henfaldet til tre alfa partikler. Kan også kombineres med den teoretiske del.

Titel Triple alfa processen 2
Vejledere Dmitri Fedorov, Aksel Jensen og Hans Fynbo  
Fagområde Kernefysik, teoretisk
Forudsætninger Kerne- og partikelfysik
Abstract Beregning af bredden af tilstande i C12, der henfalder til 3 alfa partikler. I almindeligt alfa henfald beregner man halveringstiden ud fra den frekvens alfa partiklen kommer gennem Coulomb barrieren med. Hvad gør man for tre partikler?  Kan vi forstå energi spektret af alfa partiklerne?  Kan alfa partikler interferere med hinanden?  Kan også kombineres med den eksperimentelle del.

Titel
Thomsons Atommodel
Vejleder Helge Kragh
Fagområde Videnskabshistorie
Tidspunkt 5 - 6. semester
Abstract I starten af 1900-tallet formulerede J.J. Thomson en detaljeret atommodel i form af elektroner holdt sammen af en elastisk kraft. Modellen nød bred tillid indtil ca. 1910 og er et interessant eksempel på en før-kvante-atomteori. Der er flere muligheder for at beskæftige sig med Thomson-atomet, både teoretisk-matematisk og ved at studere dens empiriske styrke, dvs. forhold til eksperimenter. Desuden indbyder episoden til videnskabsteoretiske overvejelser mht. teori-ændringer i fysikken.

Titel Entropi, Tid, Kausalitet, Kosmologi
Vejleder Helge Kragh
Fagområde Videnskabshistorie
Abstract Siden Clausius indførte entropiloven har den spillet en vigtig kosmologisk og filosofisk rolle, bl.a. i forsøget på at forstå "tidens retning" og i fremskrivninger af universets skæbne. Vigtige personer i denne diskussion har været Boltzmann, Poincare og Eddington. Emnet er særdeles rigt og giver indblik i nogle af fysikkens grundlagsproblemer samt deres konsekvenser for verdensbilledet, herunder også konsekvenser af en teologisk art.

Titel
Universets og Jordens Alder
Vejleder Helge Kragh
Fagområde Videnskabshistorie
Abstract Erkendelsen af at universet har en endelig alder stammer fra 1930'erne og er forbundet med big bang-kosmologien. Desværre viste universet sig at være yngre end Jorden! Hvordan fandt man frem til de to aldre? Hvordan søgte man at løse det pinlige problem? Emnet giver indblik i fysiske, geologiske og astronomiske tankegange, samt i naturen af et videnskabeligt dilemma.

Titel Formidling på Steno Museet af en historisk videnskabelig opdagelse
Vejleder Kurt Møller Pedersen.
Abstract Projektet går ud på, at den studerende skal sætte sig ind i de historiske omstændigheder vedrørende en opdagelse, et fænomen eller en lov i fysik, kemi, astronomi - ja endda en matematisk erkendelse. Derpå skal den studerende i samarbejde med en medarbejder ved Steno Museet og museets værksted bygge en opstilling, der illustrerer eller reproducerer opdagelsen, gerne på en sådan måde, at besøgende på museet, specielt skoleelever, kan arbejde med opstillingen, f.eks. ved at der kan hentes data ud af den. Endelig skal den studerende udarbejde en øvelsesvejledning.
Eksempler: Archimedes' lov, skråplansopstillinger, elektriske forsøg, kaosmaskiner, …

Titel
Neutrinoens historie
Vejleder Helge Kragh.
Abstract Neutrinoen, foreslået som en hypotetisk partikel i 1930, har en bemærkelsesværdig historie der illustrerer centrale aspekter i partikelfysikkens udvikling og som også er instruktiv mht. filosofiske opfattelser i fysikken (bl.a. realismeproblemet).

Titel Steady state-modellen for universet
Vejleder Helge Kragh.
Abstract Denne teori, foreslået i 1948 som et alternativ til big bang-teorien, er i dag forladt, men den har stor historisk interesse og spillede en afgørende rolle i kosmologien indtil ca. 1965. Hvad gik teorien ud på, og hvorfor måtte den opgives som en troværdig kosmologisk teori?

Titel Defekter og nanostrukturer i halvledere
Vejleder Arne Nylandsted Larsen
Fagområde Eksperimentel faststoffysik
Abstract Halvlederindustriens kæmpesuccess er for en stor dels vedkommende baseret på en imponerende kontrol af gitterfejl i de halvlederkrystaller, som benyttes i halvlederkomponenterne. Det kan være kontrollerede mængder af ønskede gitterfejl som f.eks. urenhedsatomer, der gør krystallen p- eller n-type, men det kan også være uønskede gitterfejl, der opstår under fremstillingen af komponenten.
Vi arbejder især med procesinducerede gitterfejl i halvlederkrystallerne Si, Ge, og SiGe, hvor de processer, som skaber fejlene, er typiske processer til fremstillingen af halvlederchips. Vi fokuserer bl.a. på fejlenes geometriske strukturer og deres elektriske egenskaber, om man kan gøre dem nyttige, og hvis ikke hvordan man så kan undgå dem eller slippe af med dem. Derudover har vi et nystartet, men meget aktivt projekt der går ud på at fremstille optisk aktive nanostrukturer i Si-baserede halvledere. Det lange perspektiv i det projekt er bl.a. at blive i stand til at fremstille optisk aktive komponenter på en Si-chip (lys-emitterende dioder) og måske en Si-baseret laser. Det er muligt, at lave bachelorprojekter indenfor begge disse områder.

Titel
Tværsnit for elektron spredning på molekyler
Vejleder Dmitri Fedorov og Aksel Jensen
Fagområde Teoretisk kernefysik
Abstract Tre atomer på en linie er strukturen af grundtilstanden for nogle tre-atomare molekyler. Ved at tilføje en elektron bøjes molekylet og elektronen bindes i en denne nye struktur. Disse to kvantemekaniske tilstande kan udforskes ved elastisk spredning af elektroner på de pågældende molekyler. Aktuelle målinger foretages her på instituttet. Projektet går ud på at undersøge om der findes potentialer der kan forklare de målte tværsnit.

Titel Korrelationer i Boson-systemer
Vejleder Dmitri Fedorov og Aksel Jensen
Fagområde Teoretisk kernefysik
Abstract En ny formulering til beskrivelse af korrelationer i Bose kondensater er netop fremlagt. Mange undersøgelser er nødvendige for at udforske hvor meget denne teoretiske model kan forklare. Sammen med interesserede studerende vil vi derfor formulere forskellige projekter, der kan komme til at anvende forskellige blandinger af kvantemekanik og analytiske og numeriske beregninger. Et par eksempler er (i) udledning og anvendelse af en ligning til beskrivelse af to-partikkel korrelationer i en to-dimensional geometri, (ii) beregning af kondensat henfald gennen to-partikkel rekombination.

Titel
Korrelationer i kerner
Vejleder Aksel S. Jensen eller Karsten Riisager
Fagområde Kernefysik, teoretisk/fænamenologisk
Forudsætninger Kerne- og partikelfysik
Abstract De seneste år har eksperimenter givet mange nye, præcise (og nemt tilgængelige) værdier for kernemasser. Disse indeholder information der går udover de simple kernemodeller, såsom væskedråbemodellen. Simple linearkombinationer af masser kan fremhæve forskellige typer af korrelationer i kerner, og man får derigennem indsigt i fysik der går udover en middelfelts-beskrivelse.
Projektet går ud på at ekstrahere eksperimentelle korrelationsled og sætte dem ind i en teoretisk ramme.
Eksempler på fænomener man kan studere er par-korrelationer (svarende til superledning i faststoffysik), alfa-cluster strukture og den specielle symmetri, der optræder når der er lige mange neutroner og protoner, kendt som Wigner-leddet og relateret til isospin-symmetrien.

Titel Det kvantemekaniske tre-legeme problem
Vejleder Dmitri Fedorov og Aksel Jensen
Fagområde Teoretisk fysik
Abstract Bølgefunktionen for et tre-partikel system er løsning til Faddeev ligningerne. Disse løses for kortrækkende potentialer i grænserne for store og små afstande. For kasse-potentialer kan ligningerne løses analytisk for alle afstande når kun s-bølger bidrager. Bølgefunktionerne og deres egenskaber beregnes for forskellige partikelmasser og potentialer. Efimov-effekten undersøges specielt.

Titel To og tre-partikel halo-systemer
Vejleder Dmitri Fedorov og Aksel Jensen
Fagområde Teoretisk fysik
Abstract Schrödinger-ligningen med et vilkårligt potentiale løses numerisk for to partikler eller for et givet middelfelts potentiale. De bundne tilstande og deres egenskaber beregnes. De usædvanlige to-partikel halo strukturer undersøges specielt. Borromeanske systemer, hvor ingen af to-partikel systemerne er bundet, kan ofte beskrives med givne vinkelbølgefunktioner og en effektiv radialligning. Disse undersøges ligeledes.

Titel Isospinbevarelse og tre-partikel haloer
Vejleder Dmitri Fedorov og Aksel Jensen
Fagområde Teoretisk kernefysik
Abstract Isospin er et kvantetal, der giver et mål for symmetrien af tilstande opbygget af systemer af neutroner og protoner. Denne symmetri er normalt meget godt bevaret, men for tre-partikel halo kerner er bruddet sandsynligvis meget større. Dette isospin brud beregnes for svagt bundne tre-partikel halokerner og relateres til tilsvarende beta henfald.

Titel Tre-partikel hyperkerner
Vejleder Dmitri Fedorov og Aksel Jensen
Fagområde Teoretisk kernefysik
Abstract Partikler med strangeness forskelligt fra nul som Lambda partiklen kan indgå sammen med neutroner og protoner og danne bundne tilstande. Eksempler er n+p+Lambda, n+alpha+Lambda. Realistiske to-partikel vekselvirkninger parametriseres og strukturen af disse tre-partikel systemer beregnes med et tre-partikel computerprogram.

Titel
Impulsafhængige vekselvirkninger i tre-partikel computerprogram
Vejleder Dmitri Fedorov og Aksel Jensen
Fagområde Teoretisk fysik
Abstract Egenskaberne for svagt bundne tre-partikel systemer kan bestemmes ud fra spredningsegenskaberne ved lav energi af de tilhørende to-partikel systemer. Udover den sædvanlige koordinatafhængighed kan to-partikel vekselvirkningerne tænkes også at være impulsafhængige. Det undersøges om dette giver en ekstra frihed i parametriseringen af effektive realistiske vekselvirkninger.

Titel Hartree-Fock beregninger
Vejleder Dmitri Fedorov og Aksel Jensen
Fagområde Teoretisk fysik
Abstract Det selvkonsistente middelfelt for et system af identiske partikler kan findes ved at udføre Hartree-Fock beregninger med de tilsvarende vekselvirkninger. Anvendelser med impulsafhængige nul-rækkevidde potentialer simplificerer uden at ødelægge det realistiske ved strukturberegningerne. Tilstande og deres egenskaber beregnes for et eller flere systemer.

Titel Monte-Carlo metoder i kvantefysik
Vejleder Dmitri Fedorov
Fagområde Kvantefysik
Abstract Studerende skal løse Schrödinger-ligningen for et kvantesystem med hjælp af Monte-Carlo metoder. Man skal beregne systemets energi samt bølgefunktionen og forskellige egenskaber. Eksempler vælges fra atom- og kernefysik.

Titel Stokastisk variationsmetode i kvantefysik
Vejleder Dmitri Fedorov
Fagområde Kvantefysik
Abstract Studerende skal løse Schrödinger-ligningen for et kvantesystem (atom og atomkerne) med hjælp af stokastisk variationsmetoden. Man skal beregne systemets energi samt bølgefunktionen og forskellige egenskaber.

Titel Måling af den elektroniske struktur af materialer
Vejleder Philip Hofmann
Fagområde Eksperimentel faststoffysik/overfladefysik
Forudsætninger Faststoffysik
Abstract Vi kortlægger elektronstrukturen i faste stoffer ved hjælp af fotoelektron spektroskopi, hvor vi belyser det faste stof med uv/røntgenstråling og måler energifordelingen af de elektroner der løsrives. Denne energifordeling afspejler det faste stofs elektroniske struktur. Specielt undersøger vi elektroniske tilstande hørende til overfladen. Målinger forgår ved lagerringen ASTRID her i huset eller ved ELETTRA i Trieste. Batchelorprojektet består af deltagelse i målinger og / eller analyse af data.

Titel
Konstruktion og styring af et simpelt Sol teleskop
Vejleder Søren Frandsen
Fagområde Astronomi – eksperimentelt
Abstract Opgaven går ud på at designe og bygge et solteleskop, som automatiskt følger Solen ved hjælp af et servosystem. Med et simpelt web-camera skal et solbillede herefter vaere til rådighed via IFA's web sider.
Der vil vaere mulighed for assistance til det mekaniske og elektroniske arbejde..

Titel Grafisk brugerinterface til programkompleks
Vejleder Søren Frandsen
Fagområde Fysik/Astronomi – eksperimentel
Abstract Ved IFA er udviklet forskellige programpakker til datareduktion eller beregning af forskellige modeller. Der ønskes udviklet et interface til en af disse programpakker for at lette brugen af pakken. Som eksempel kan nævnes analyse af tidsserier. Eller fotometri i stjernehobe.

Titel Analyse af Echelle-spektre med høj opløsning
Vejleder Søren Frandsen
Fagområde Astronomi – eksperimentel
Abstract En række nye spektrografer med høj opløsning er taget i drift bl.a. på ESO. Reduktioner af sådanne spektre ønskes gennemført bl.a. med henblik på bestemmelse af radialhastigheder og ækvivalentbredder. Der foreligger allerede udviklede programmer og algoritmer, men disse kan forbedres. Blandt mulige astronomiske emner kan tænkes: Planeteftersøgning, differentielle studier af variable versus ikke variable stjener, studier af pletter på stjerners overflade og meget andet.

Titel Virtuelle fotoner - Weizsäcker-Williams metoden
Vejleder Allan H. Sørensen
Fagområde Teoretisk fysik (atomfysik mv.)
Abstract Mange processer, som involverer elektromagnetisk vekselvirkning af relativistiske partikler, kan med stor success beskrives ved hjælp af den såkaldte virtuelle foton metode. Denne metode udmærker sig ved, at man let får indsigt i fysikken i de betragtede processer, at beregninger af tværsnit (sandsynligheder) oftest bliver stærkt simplificerede, og at de beregnede svar opnået med denne approximative metode ofte er konkurrencedygtige i kvalitet med de svar, man får fra langt mere indviklede beregninger. Metoden udnytter ligheden mellem det elektromagnetiske felt for en relativistisk, ladet partikel og feltet for en (passende valgt) strålingspuls. I projektet studeres den virtuelle foton metode og beregninger af tværsnit (sandsynligheder) ved hjælp af denne. En eller flere anvendelser afprøves - det kunne være ionisation af atomer der beskydes med relativistiske partikler, produktion af partikel-antipartikel par i stød mellem relativistiske partikler, eller noget helt tredje. Lidt programmering kan meget vel forekomme.

Titel Synchrotronstråling
Vejleder Allan H. Sørensen
Fagområde Teoretisk fysik (evt. kombineret med lidt eksperimentelt)
Abstract En ladet partikel i accelereret bevægelse udsender stråling. For en partikel i cirkulær bevægelse kaldes denne stråling for synchrotronstråling. Synchrotronstråling produceres ved acceleratorer i laboratorier verden over, inclusive ved lagerringen ASTRID her, og udnyttes til mange forskellige formål. I projektet udledes udtryk for den udstrålede effekt, herunder afhængighed af partiklens ladning, masse og hastighed/energi, samt for strålingens vinkelfordeling. Også fordelingen over strålingsfrekvenser diskuteres. Nogle af de beregnede karakteristika kan evt. eftervises eksperimentelt. Dernæst indhentes oplysninger (fx via internettet) om synchrotronstrålingskilder verden over, disses karakteristika (typiske strålingsenergier mv.), og typiske anvendelser af synchrotronstrålingen i de enkelte laboratorier. Udvalgte anvendelser diskuteres nærmere.

Titel Forståelse af Stjernedannelse
Vejleder David Field
Fagområde Astrofysik
ForudsætningerAstrofysik, Atomfysik og  Kerne- og partikelfysik
Abstract Bestemmelse af tryk, temperatur, materiel tilførsel til områder hvor stjerner dannes, idet der benyttes observationer af hydrogen i rummet.

Titel Kosmisk stråling og højenergidetektorer
Vejleder Ulrik I. Uggerhøj og Søren Pape Møller
Fagområde Eksperimentelt
Tidspunkt Eksperimentel del under elektronkørsel ved ASTRID
Abstract Nogle højenergidetektorer, scintillatorer og Cerenkov-strålings kalorimeter (bly-glas detektorer), vil blive undersøgt og kalibreret med 580 MeV elektroner fra ASTRID. De vil derefter blive brugt til målinger på kosmisk stråling. Her er der flere muligheder for den studerende til at sætte sit præg på projektet, med henblik på hvilke målinger der laves. Studierne af den kosmiske stråling kan bl.a. dreje sig om retningsafhængighed og absorption af den kosmiske stråling, undersøgelser af strålingens sammensætning: myoner samt elektroner/positroner/gammaer, energi af eletronerne, myonens levetid, partiklernes (lysets?) hastighed med meget mere.

Titel Overfladefysik med synkrotronstråling
Vejleder Søren Vrønning Hoffmann og Z. Li
Fagområde Eksperimentelt
Tidspunkt Eksperimentel del under ASTRID elektronkørsel
Abstract Ved ASTRID er der pt. to synkrotronstrålingsbeamlines (og en 3. er under opbygning), som benyttes til studier af overflader vha. fotoemissionsspektroskopi. Alt efter ønske introduceres forskellige metoder til enten atomar strukturbestemmelse, identifikation af kemiske reaktioner på overfladen, eller kortlægning af en overflades elektroniskestruktur. Som en væsentlig del af projektet vil man blive tilknyttet en eller flere grupper (danske eller internationale) som foretager målinger ved en beamline.

Titel
Fremstilling af tyndfilm
Vejleder J. Bøttiger, J. Chevallier
Fagområde Materialefysik, plasmafysik, anvendt fysik
Abstract Anvendelsen af tyndfilm (1-3 µm) er meget udbredt i mange sammenhænge enten som en dekorativ belægning (f.eks. ure og briller) eller som en mekanisk og/eller kemisk beskyttelse (f.eks. værktøjer og sensorer). De anvendte fremstillingsprocesser i projektet er "Plasma Assisted Chemical Vapour Deposition (PACVD) og "Physical Vapour Deposition" (PVD). I begge processer udnyttes et stort kendskab til, og kontrol over, de atomare processer, der foregår på overfladen. Disse processer bestemmer filmens endelige struktur og egenskaber.

Titel Strukturel karakterisering af tyndfilm
Vejleder J. Bøttiger, J. Chevallier
Fagområde Materialefysik
Abstract Den atomare struktur af tyndfilm er alt afgørende for filmens mekaniske, kemiske, elektriske og magnetiske egenskaber. Det er derfor yderst vigtigt at kunne karakterisere filmene ned til atomar opløsning. Dette gøres bl.a. ved hjælp af "Transmission Electron Microscopy" (TEM) og "Scanning Electron Microscopy" (SEM). Typisk er filmene polykrystallinske og såvel størrelsen af de enkelte krystalkorn som orienteringen af disse måles vha. TEM. SEM giver information om overfladens topografi (overfladens struktur). Ydermere kan krystalstrukturen bestemmes gennem detaljerede studier af elektron spredning på krystalgitteret (elektron diffraktion).

Titel Kemisk sammensætning af tyndfilm
Vejleder J. Bøttiger
Fagområde Materialefysik
Abstract I forbindelse med fremstillingen af tyndfilm med bestemte egenskaber er det nødvendigt at have den korrekte kemiske sammensætning (støkiometri) af filmen. Det er derfor vigtigt at kunne måle støkiometrien præcist samt at kunne måle ønskede eller uønskede urenheder i filmen. De mest anvendte teknikker er "Rutherford Backscattering Spectrometry" (RBS), hvor man anvender elastisk spredning af He-ioner fra en 5 MeV-Van der Graaf accelerator , og "Elastic Recoil Detection Analysis" (ERDA), som er en forholdsvis ny udviklet teknik her på stedet. Her bestråles tyndfilmen med 70 MeV Ag-ioner fra Tandem acceleratoren, samtidig med at de derved elastisk spredte atomer fra filmen detekteres.

Titel Tribologiske egenskaber af tyndfilm
Vejleder J. Bøttiger og medarbejder ved Teknologisk Institut
Fagområde Materialefysik, anvendt fysik
Abstract For industrien er det tyndfilmens tribologiske egenskaber, så som hårdhed, gnidningsmodstand, slid og korrosionsbestandighed, der er interessante. Disse egenskaber er bestemt af fundamentale fysiske parametre som atomar struktur og kemisk sammensætning. Det er derfor vigtigt at kunne måle de tribologiske egenskaber på en dækkende og beskrivende måde, og relatere dem til fremstillings-processen. Sammenhængen mellem disse tribologiske egenskaber og fremstillingsparametrene kan her igennem klarlægges, og gennem kendskab til de fundamentale fysiske processer kan filmens egenskaber optimeres.

Titel Karakterisering og ændring af tyndfilms overfladeenergier
Vejleder J. Bøttiger og medarbejder ved Teknologisk Institut
Fagområde Materialefysik, anvendt fysik
Abstract Vi kender alle den gavnlige virkning af teflon på en stegepande. Her udnytter man, at teflon har en lille overfladeenergi, hvilket bevirker, at de fleste væsker ikke klæber - dvs. har lille vedhæftning. Fremstilling af støbeværktøjer til f.eks. plast og aluminium er et område, som ligeledes kan have stor glæde af en tilsvarende beskyttende film. Ved at designe filmens overfladeenergi kan vedhæftningen af plast eller aluminium til formen reduceres, hvorigennem dens levetid øges, idet vedhæftningen dels vil ødelægge næste emne og dels skabe et unødigt slid på formen. Måling og manipulation af overfladeenergier er et forholdsvist nyt og spændende område i materialefysikken

Titel Acceleratoreksperimenter med klynger, fullerener og biomolekyler
(Der er flere mulige projekter i denne titel - se under Abstract)
Vejleder J.U. Andersen
Fagområde Eksperimentel fysik
Abstract De eksperimentelle undersøgelser foregår ved acceleratorer der producerer ioner med stor bevægelsesenergi:
A) Ved kollisioner med molekyler i en gascelle kan en del af ionens bevægelsesenergi overføres til indre ekcitation. Ionen kan da blive ustabile og henfalde ved fraspaltning ('fordampning') af et atom eller en elektron, og vi kan måle henfaldssandsynligheden og hyppigheden af forskellige fragmenter.
B) Et andet projekt kan være måling af levetider af ioner i lagerringen ELISA. Energetiske ioner skydes ind i lagerringen fra en accelerator, og levetiden af den lagrede ionstråle måles. Hvis de indskudte ioner er ekciterede (varme) og derfor ustabile, kan målingerne give oplysning om deres nedkøling ved udsendelse af termisk stråling.
Gennem sådanne eksperimenter undersøges egenskaber ved klynger, fullerener og biomolekyler:
1) Atomare klynger er samlinger af atomer, f.eks Aln med n aluminiumatomer. De udgør en tilstandsform mellem molekyler (n lille) og det faste stof (n), og studier af klynger bidrager derfor til forståelse af sammenhængen mellem molekylære bindinger og egenskaber ved det faste stof.
2) Fullerenerne er store molekyler af kulstof med en fodboldlignende struktur. Det bedst kendte er C60, den såkaldte buckyball eller buckminsterfulleren-molekylet. Molekylerne dannes f.eks. i en udladning mellem to kulelektroder som en del af sodpartiklerne. Afkøling ved stråling kan spille en væsentlig rolle for meget varme fullereners dynamik.
3) Også meget store biomolekyler, f.eks. proteiner, kan undersøges ved sådanne eksperimenter. Der er bygget en simpel ionkilde (electro-spray) som giver stråler af ladede proteiner. Før indskydning i ELISA skal strålen koncentreres i en kort puls ved opsamling i en ionfælde, som er klar til indkøring (nov. 99).

Titel Partikelinduceret røntgenstråling til sporstofanalyse
Vejleder Finn Folkmann
Fagområde Eksperimentel atomfysik
Tilknytning til kursus Af.5 Eksperimentelle fysikøvelser. Eksperimenterne bygger videre på øvelser om Røntgenstråling og Rutherfordspredning, som det derfor er godt at have gennemført.
Abstract Ved 5MV van de Graaff acceleratoren benyttes en forsøgsopstilling med en Si(Li) detektor til måling af karakteristisk Røntgenstråling efter protonbeskydning af materialeprøver (PIXE). Derved kan grundstoffer i prøverne identificeres og bestemmes kvantitativt for Z>12. Til datatagning og analyse benyttes PC programmer, der kan videreudvikles. Også måletekniske metoder kan videreudvikles, feks. anvendelse af et eksternt beam.

Titel Kvante Hall Effekten
Vejleder Axel Svane
Fagområde Teoretisk faststoffysik
Abstract I to-dimensionale elektronsystemer (som eksperimentelt realisere i visse halvleder komponenter) er Hall modstanden kvantiseret, såfremt temperaturen er lav og det påtrykte magnetfelt kraftigt. Teorien for kvante Hall effekten er relativt velforstået i termer af frie elektroners bevægelse i magnetfelter.

Titel Superledning
Vejleder Axel Svane og/eller Niels E. Christensen
Fagområde Teoretisk faststoffysik
Abstract En række metaller udviser superledning ved lave temperaturer. I denne fase kan metallet lede elektrisk strøm helt uden Ohm'sk modstand. Dette er blot en bemærkelsesværdig egenskab ved denne fase. Superlederes egenskaber kan beskrives ved hjælp af Londons fænomenologiske ligninger. Specielle tunneleffekter (Josephson effekterne, Nobelpris) definerer elektrisk spændingsstandard og gør det muligt at konstruere magnetometre, der kan måle ekstremt lave magnetfelter (f.eks. frembragt af nerveimpulser.

Titel Bose-Einstein kondensering
Vejleder Axel Svane og Klaus Mølmer
Fagområde Statistisk fysik
Abstract Det er et generelt fænomen at partikler, som adlyder Bose statistik, ved lav temperatur kan kondensere i en makroskopisk kvantetilstand. I tynde atomare gasser (f. eks. bestående af 87Rb) kan man ved anvendelse af moderne kølingsteknikker opnå temperaturer i mikro-K området, hvor gassen Bose-kondenserer, med mange sjove effekter til følge (bl. a. opbremsning af lys til hastigheder noget lignende en bils på motorvejen).

Titel Transportteori for faste stoffer
Vejleder Axel Svane
Fagområde Teoretisk faststoffysik
Abstract Metallers transportegenskaber omfatter de elektriske og termiske ledningsevner, Hall koefficienter etc. Disse kan relateres til fundamentale egenskaber ved metallets elektroniske struktur.

Titel Elektroners båndstruktur
Vejleder Axel Svane og/eller Niels E. Christensen
Fagområde Teoretisk faststoffysik
Abstract Beregninger af elektronernes energitilstande kan foretages med både meget simple modeller og med avancerede computerprogrammer. Et projekt kunne tage udgangspunkt i en særlig klasse af materialer og diskutere forskelle og ligheder i deres egenskaber i relationen til elektronstrukturen. Eksempler: halvledere, overgangsmetaller, høj-Tc superledere, perovskitter, ioniske krystaller, metaller med f-elektroner etc.

Titel Fotoemission
Vejleder Niels E. Christensen og/eller Axel Svane
Fagområde Teoretisk faststoffysik
Abstract Den fotoelektriske effekt, først beskrevet kvanteteoretisk af Einstein, bevirker, at elektroner udsendes fra et materiale, der belyses, såfremt fotonenergien er tilstrækkelig stor. Spektroskopi baseret på denne effekt benyttes til at give oplysning om elektronernes energitilstande (båndstrukturer) inde i materialet.

Titel Ferromagnetisme
Vejleder Niels E. Christensen og/eller Axel Svane
Fagområde Teoretisk faststoffysik
Abstract Den ferromagnetiske tilstand af visse metaller, f.eks. jern, kan beskrives ved hjælp af elektronstrukturmodeller med spin-polarisation. Den simpleste beskrivelse er baseret på Stoners teori, hvor polarisationen blot forskyder "spin-op" og "spin-ned" tilstande i forhold til hinanden, uden at deres tilstandstætheder i øvrigt er ændret i forhold til den umagnetiske tilstand. Stoner-modellen kan sammenlignes med mere nøjagtige beskrivelser.

Titel Design af nye katalysatorer baseret på STM overfladefysikstudier
Vejleder Flemming Besenbacher
Fagområde Eksperimentel overfladefysik
Abstract Katalysatorer spiller en afgørende rolle blandt andet i forbindelse med løsning af forureningsproblemer. Afsvovling af råolie sker for eksempel ved at lade olien passere en MoS2 katalysator sammen med brint. I STM-laboratoriet studeres pt. vekselvirkningen mellem svovlholdige molekyler og et modelsystem bestående af MoS2 nanostrukturer på Au(111) overflade med henblik på at forstå katalyseprocessen og for-bedre katalysatoren. En andet projekt er ud fra overfladefysiske argumenter at på en atomar skala at designe nye legeringskatalysatorer med forhåbentlig nye forbedrede egenskaber.

Titel Skanning Tunnel Mikroskopet. Hvordan bygges de?
Vejleder Erik Lægsgaard
Fagområde Eksperimentel overfladefysik
Abstract I Skanning Tunnel Mikroskopet rasterskannes en spids nål hen over en overflade i en afstand af få Å, mens tunnelstrømmen mellem nål og prøve måles og bruges til at regulere nålens højde med. Men hvordan kan man styre nålen, så man opnår en opløsning i picometer (pm) området, uden at vibrationer, elektrisk støj, o.l. ødelægger opløsningen?

Titel
Nanoteknologi: Manipulation af enkelte atomer/molekyler med et STM
Vejleder Flemming Besenbacher
Fagområde Eksperimentel overfladefysik
Abstract Med STM er det ikke kun muligt at studere strukturen af overflade med en helt fantastik opløsning idet man kan "se" de enkelte atomer i overfladen. Men med et STM er der også muligt at tage de enkelte atomer og molekyler der er deponeret på overfladen og på velkontrolleret vis flytte med disse molekyler enten ved at skubbe eller trække i molekylerne. Ved således at spille fodbold med de enkelte atomer kan man lave helt nye nanostrukturer der kan have betydning for det det nye spændende område der hedder nanoteknologi.

Titel Opbygning af et demonstrationsforsøg til kvantiseret ledningsevne
Vejleder Erik Lægsgaard
Fagområde Eksperimentel overfladefysik, elektronik, programmering
Abstract Med en simpel forsøgsopstilling kan man observere et interessant fænomen, der kaldes kvantiseret ledningsevne i et almindeligt elektromekanisk relæ. En pædagogisk og betjeningsvenlig forsøgsopstilling af dette skal opbygges til brug for besøgende gymnasieklasser. Heri indgår design af elektronik i samarbejde med elektronikværkstedet og udviklingen af et brugervenligt Delphi program til dataindsamling fra et digitaloscilloskop og dataanalyse. (se evt. "Kontakt", okt. 99).

Titel
Frekvensstabilisering af diodelasere
Vejleder Michael Drewsen
Fagområde Eksperimentel optik
Abstract Diodelasere findes i dag i mange kommercielle produkter, så som CD-afspillere og laserprintere. Disse små og mekanisk meget stabile lasere benyttes tillige ofte inden for atomfysik. For mange atomfysiske eksperimenter er frekvensstabiliteten ikke altid tilstrækkelig god, når dioderne kommer fra leverandøren. Ved at integrere dem i relativ simple optisk kaviteter kan man dog ofte opnå en tilstrækkelig stor forbedring af laserfrekvensen. I vores forskning med kold indfangede ioner benytter vi sådanne lasersystemer. Dette projekts mål er at integrere en diodelaser i en optisk kavitet og måle laserlysets frekvensmæssige egenskaber før og efter stabiliseringen.

Titel Optiske kaviteter til frekvensmåling
Vejleder Michael Drewsen
Fagområde Eksperimentel optik
Abstract Til måling af relativ frekvens og frekvensstabilitet af laser lys benyttes ofte såkaldte optiske kaviteter. Sådanne kaviteter, som du sikkert har stiftet bekendtskab med ved A5-øvelserne, består ofte af to højtreflekterende spejle placeret i en bestemt afstand fra hinanden. Da afstanden mellem spejlene er en kritisk parameter for en frekvensmålings nøjagtighed, benyttes der ofte materialer med en lav termisk udvidelseskoefficient til afstandsstykker mellem spejlene. Ideen med dette projekt er at opbygge en kavitet med et kvartsrør som afstandsstykke og indbygge denne kavitet i en beholder, der er temperaturstabiliseret til ca. 1mK. Kavitetens optiske egenskaber vil blive testet med de forskellige lasersystemer vi benytter ved vores forskning med kolde indfangede ioner.

Titel
Generering af optiske pulser med akustooptiske modulatore
Vejleder Michael Drewsen
Fagområde Eksperimentel optik
Abstract For mange kvanteoptiske eksperimenter med enkelte ioner i en fælde er det fordelagtigt at kunne laserkøle ionerne til nær deres vibrationelle grundtilstand i ionfælden. For at opnå dette skal der benyttes en serie af lyspulser med en typisk længde på 1-100 micro-sekunder. En måde at danne disse pulser på er at benytte såkaldte akustooptiske modulatore, der bl.a. har den egenskab at de deflektere en hvis del af en indkommen laserstråle. Intensiteten af det deflekterede lys afhænger af intensiteten af en lydbølge, der sendes gennem et krystal laserstrålen passerer. Ved at variere lydintensiteten kan man således danne specifikke deflekterede lyspulser. Dette projekts mål vil være at generere og karakterisere lyspulser med forskellige tidslige forløb ved hjælp af akustooptiske modulatore .

Titel Elektronvekselvirkninger i tæthedsfunktionalteori
Vejleder Bjørk Hammer
Fagområde Faststoffysik
Abstract Tæthedsfunktionalteori er en eksakt kvantemekanisk teori til beregning af den potentielle energi af configurationer af elektroner og ioner. I tæthedsfunktionalteorien er den præcise form af elektron-elektron vekselvirkningen, XC-vekselvirkningern (XC=exchange-correlation) desværre ubekendt og må approximeres. XC-vekselvirkningen kan i dag beskrives så nøjagtigt at bindingsenergier af molekyler og cohesionsenergier af faste stoffer kan beskrives inden for nogle få tiendedele elektronvolt. I projektet skal det undersøges om det er den samme fysik (de samme parametre) i XC-vekselvirkningen, der er ansvarlig for at kovalente og metalliske bindinger beskrives lige nøjagtigt. Afhængig af den ny indsigt kan en ny approximation af XC-vekselvirkningen foreslås og testes.

Titel Kinetisk Monte Carlo
Vejleder Bjørk Hammer
Fagområde Statistisk fysik
Abstract Med kinetisk Monte Carlo metoden kan man studere ikke-ligevægtsfænomener for systemer med konkurrerende elementarprocesser. Metoden kan fx anvendes til at bestemme hvorledes to forskellige adsorbater (dvs atomer på en overflade) fordeler sig på en overflade ved givne dækningsgrader og temperatur. Afhængigt af energibarriererne for adsorbat-diffusion, ø-attachment og ø-detachment osv. vil man kunne finde stabile strukturer der er forskellige fra de termodynamiske ligevægtsstrukturer. I sådanne tilfælde siges ligevægtsstrukturen at være kinetisk forhindret.

Titel Kollektive vibrationstilstande
Vejleder Bjørk Hammer
Fagområde Faststoffysik/overfladefysik
Abstract Vibrationstilstandene af adsorbater (enkelt-atomer eller molekyler vedhæftet overflader) er ved høje adsorbat-dækningsgrader afhængige af de omgivne adsorbater på samme måde som fononer i faste stoffer ikke er udtryk for svingninger af enkelt-atomer. I projektet ses på vibrationstilstandene som funktion af de mønstre i 1D og 2D som adsorbater danner på overflader samt for de tilfælde hvor mere end en type adsorbat er til stede (analogt til fononer af legeringer).

Titel Reaktions rate teori for katalysator
Vejleder Bjørk Hammer
Fagområde Faststoffysik/overfladefysik/fysik kemi
Abstract Identifikation af det ratebestemmende trin for en katalytisk process er vigtig for forståelsen for hvorledes processen optimeres. Det ratebestemmende trin er så at sige det "langsomste" trin i rækken af reaktionstrin (adsorption, dissociation, diffusion, association, desorption). Det er ikke oplagt at det er reaktionstrinnet med den største reaktionsbarriere, der er ratebestemmende idet katalysatorens beskaffenhed (fx adsorbatdækningsgrad) under reaktionsbetingelser sætter andre betingelser end når det enkelte trin betragtes isolet. Konkret tænkes situationer som "høj adsorbatdækningsgrad" og "få aktive sites blandt mange adsorptionssites" undersøgt for deres generelle betydning.

Titel: Nanooptik - strukturering af optiske fibre
Vejleder: Peter Balling
Fagområde: Eksperimentel faststoffysik/optik
Abstract: Optiske fibre benyttes i et væld af sammenhænge, og man kan i dag styre deres transmissionsegenskaber på et meget detaljeret niveau. Man kan eksempelvis introducere mikroskopiske ændringer af brydningsindekset og derved ændre transmissionen for givne bølgelængder. I dette projekt vil vi undersøge en ny metode til at kontrollere den elektriske feltfordeling i – og fra – en fiber ved at justere brydningsindekset med en ultrakortpuls laser (femtosekund laser). Den ekstremt lokaliserede påvirkning, man kan opnå med en sådan laser, giver nye, unikke muligheder. Den studerende vil i projektet både foretage struktureringer og målinger af deres effekt på lyset fra fiberen.

Titel: Vekselvirkningen mellem materialer og ultrakorte laserpulser
Vejleder: Peter Balling
Fagområde: Eksperimentel AMO og faststoffysik
Abstract: Dielektriske materialer er normalt transparente for (synligt) lys. Hvis man imidlertid belyser et sådant materiale med ultrakorte laserpulser, er intensiteten af lyset så høj, at materialet alligevel kan absorbere lys på grund af ikke-lineære absorptionsmekanismer. Når de første fotoner er absorberet, ændrer materialets optiske egenskaber sig hurtigt, idet de ”frie elektroner” i ledningsbåndet nu kan absorbere lyset. En god beskrivelse af ekscitationen med korte laserpulser kræver således en model for dette koblede lys – materiale system. I projektet vil den studerende blive præsenteret for vores bud på en sådan model samt få mulighed for at lave eksperimentelle målinger, som kan teste og udvikle modellen.

Titel: Tredimensionel optisk dosimetri
Vejleder: Peter Balling
Fagområde: Medicinsk fysik og optik
Abstract: Moderne strålebehandling gives i tre dimensioner med avancerede bestrålingsteknikker. For at verificere dosisfordelingen har man således behov for tredimensionelle dosimetre. I dette projekt studeres forskellige typer af sådanne ”volumenfilm”, hvis optiske egenskaber ændrer sig efter bestråling. Dosisfordelingen udlæses ved hjælp af optisk CT. Projektet vil dels have en teknisk del (udvikling af dosimetre og scanneteknikker) samt en mere medicinsk del (verificering af avancerede behandlingsteknikker), og den studerende kan være med til at bestemme vægten imellem de to dele.

Titel: Absorptionsmålinger på nanostrukturer i silicium
Vejleder: Brian Julsgaard
Fagområde: Eksperimentel faststoffysik/optik
Abstract:
Silicium er på grund af dets elektriske egenskaber et af de mest anvendte materialer i den elektroniske industri. Silicium kan dog kun udsende lys i meget ringe grad, hvilket betyder, at man ikke kan lave en fuld elektro-optisk integration på en almindelig computerchip. Denne manglende optiske aktivitet kan måske afhjælpes med nanostrukturer indlejret i silicium, og dette projekt stiler mod at måle absorptionsegenskaberne af sådanne strukturer. Specifikt skal den studerende opbygge en forsøgsopstilling og anvende metoder fra optikken til at optimere og analysere måleresultaterne

Titel: Analyse af henfaldsdynamik i germanium nano-øer i silicium
Vejleder: Brian Julsgaard
Fagområde: Optisk halvlederfysik
Abstract:
Germanium nano-øer kan indlejres i silicium og udsende lys, hvis de befolkes med elektron-hul-par (såkaldte eksitoner). Disse eksitoner vil henfalde med en hurtig rate, når der er mange eksitoner til stede og en langsom rate der dominerer, når der kun er en enkelt eksiton tilbage per nano-ø. Energien af det udsendte lys afhænger også af antallet af eksitoner, se f.eks. [B. Julsgaard, et al., Nanotechnology 22, 435401 (2001)] for yderligere information. I dette projekt vil vi studere denne dynamik i større detalje og anvende mere avancerede modeller på de eksisterende eksperimentelle data fra ovennævnte publikation. En stor del af projektet indbefatter udvikling af analyse-software i Matlab.

Titel: Bestemmelse af levetider i kerne-astrofysik
Vejleder: Oliver Kirsebom
Fagområde: Eksperimentel kernefysik
Abstract: Komplekse netværk af kernereaktioner udgør drivkraften bag eksplosive astrofysiske processer såsom novaer og supernovaer. En forståelse af disse fascinerende fænomener kræver nøje kendskab til hver eneste af de mange kernereaktioner, som indgår i netværket. Resonanser kan på dramatisk vis forstærke kernereaktioner med mange størrelsesordner. På laboratorier rundt omkring i verden beskæftiger kernefysikere sig derfor med at måle egenskaberne af disse resonanser, herunder deres levetider. I et eksperimentet udført i efteråret 2012 på TRIUMF, Canadas Nationale Laboratorium for Partikel- og Kernefysik, indsamlede vi data til at bestemme levetiden af en bestemt resonans i kernen Mg-23.
Som studerende kommer du til at beskæftige dig med motivationen for eksperimentet (hvorfor ønsker vi at bestemme levetiden af netop denne resonans?). Du kommer også til at tilegne dig viden om den eksperimentelle opstilling og fremgangsmåde, men først og fremmest vil dit arbejde bestå i at analysere de indsamlede data. Erfaring med programmering (især C++) er en fordel, men ikke et krav.

Titel: Sammensatte bosoner
Vejleder: Malte Tichy
Abstract:I projektet undersøges de kvantemekaniske egenskaber af sammensatte partikler, som udgøres af to elementære bosoner.  Ligesom tilstanden for et system af identiske fermioner er anti-symmetrisk under ombytninger, er tilstande af bosoner symmetriske, og derfor bliver deres normaliseringsfaktorer afhængig af, hvor mange gange vil forsøger at besætte de samme enkelt-partikel tilstande.

Normaliseringsfaktoren for systemer af flere sammensatte bliver derfor en indikator for, hvor "godt" de sammensatte partikler selv ligner elementære bosoner. I projektet vil vi identificere de kvantitative grænser for normaliseringsfaktoren og vi vil give fysiske og kombinatoriske fortolkninger af dens opførsel. Med disse resultater som udgangspunkt, vil vi dernæst beskrive udforme eksperimentelle protokoller, for eksempel  interfererens-eksperimenter til at belyse og undersøge de fundne resultater.