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MetroSommer 2017 - Dein genauester Sommer!

MetroSommer

Rückblick auf den MetroSommer 2016

Atome fangen, magnetische Nanostrukturen charakterisieren, Hochfrequenzsignale erzeugen und messen, Präzisionsmessungen mit ultrastabilen Lasern und vieles mehr: Das stand für 14 Praktikanten vom 1. August bis zum 30. September 2016 beim MetroSommer in der Physikalisch-Technischen Bundesanstalt (PTB) auf dem Programm. Die Studierenden konnten ihr Wissen in eigenen Projekten unter Beweis stellen – von der Grundlagenforschung bis zur technischen Zusammenarbeit. Angeleitet wurden sie von erfahrenen Wissenschaftlern aus den verschiedenen Fachbereichen der PTB. Dabei war das Praktikum für beide Seiten ein Erfolg: für die PTB beispielsweise in Form von wichtigen Messdaten für laufende Projekte und für die Studierenden als praxisnahe Forschungserfahrung. Für einen der Praktikanten zahlt sich der MetroSommer 2016 besonders aus: Er wird künftig die Arbeitsgruppe 5.23 AFM Strukturbreiten-Metrologie unterstützen.

Hier können Sie Opens internal link in new windowErfahrungsberichte von Praktikanten und Praktikantinnen des MetroSommers 2016 lesen.

Und hier finden Sie eine Übersicht der Opens internal link in new windowPraktikumsprojekte des MetroSommers 2016.

Metrosommer 2017Metrosommer 2017

Forschungspraktikum in der PTB 2017

 

Erlebe den genauesten Sommer Deines Lebens! Wir bieten zwei Monate messtechnische Forschung der Spitzenklasse in der Physikalisch-Technischen Bundesanstalt (PTB) in Braunschweig.

Unter dem Motto „Dein genauester Sommer!“ konnten vom 1. August bis zum 30. September 2017 Studierende von MINT-Fächern in aktuellen Forschungsprojekten der PTB mitarbeiten. Von der Grundlagenforschung bis zur technischen Zusammenarbeit – wer sich dafür begeistern kann, zwei Monate lang intensiv und gemeinsam mit hochqualifizierten Kolleginnen und Kollegen an interessanten Fragestellungen zu arbeiten, wird unter den 20 hier angebotenen Projekten ein passendes finden. 

Die Bewerbungsfrist lief bis zum 30. April 2017.

mehr Informationen rund um die Bewerbung

MINT-Studierende gesucht!

Für das freiwillige Praktikum in der PTB, den MetroSommer 2017, konnte sich jede(r) bewerben, die/der an einer deutschen Universität ein MINT-Fach studiert und sich zwischen dem dritten Semester eines Bachelor- oder Diplom-Studiengangs und dem Antritt der Master- oder Diplomarbeit befindet und bisher kein Praktikum beim Bund absolviert hat.

Wie bewerben?

Die Bewerbung war ausschließlich über unser Opens internal link in new windowOnline-Bewerbungsformular möglich. Hier konnten Bewerberinnen und Bewerber eine Auswahl von drei Themen treffen, an denen sie gerne mitforschen wollten.

 

Darüber hinaus waren jeweils als PDF-Datei hochzuladen:

  • ein Motivationsschreiben
  • ein tabellarischer Lebenslauf
  • eine aktuelle Studienbescheinigung (Immatrikulationsbescheinigung)
  • eine Kopie des Abiturzeugnisses und, sofern vorhanden, eine Kopie des Bachelorzeugnisses oder Vordiploms
  • ein Nachweis über eine bestehende Krankenversicherung:
    - von gesetzlich Versicherten reicht hierfür eine Kopie der Versichertenkarte
    - von privat Versicherten ist eine Mitgliedsbescheinigung der KK notwendig

 

Die Bewerbungsfrist lief bis zum 30. April 2017. Über das Ergebnis der Bewerbung wurden die Bewerberinnen und Bewerber bis zum 19. Mai 2017 informiert.

Finanzielles und Unterkunft

Mit allen angenommenen Bewerberinnen und Bewerbern schloss die PTB einen Arbeitsvertrag über ein freiwilliges Praktikum, das mit pauschal 500 Euro pro Monat vergütet wurde. Und für alle, die weiter als 30 Kilometer entfernt wohnen, übernahm die PTB zudem die Reisekosten und die Kosten für die Unterbringung in Zimmern eines der Braunschweiger Studentenwohnheime.

Anfahrt

Die Opens internal link in new windowPTB in Braunschweig liegt im Nordwesten der Stadt zwischen Watenbüttel und Lehndorf. Während man sie mit dem Auto von der A2 in etwa zehn Minuten erreicht, dauert die Anreise mit öffentlichen Verkehrsmitteln ein wenig länger. Vom Braunschweiger Hauptbahnhof oder aus der Innenstadt benötigt man mit den Buslinien 461 bzw. 433, die beide direkt vor dem Empfangsgebäude der PTB halten, eine knappe halbe Stunde. Weitere Infos über Fahrpläne gibt es bei der Opens external link in new windowBraunschweiger Verkehrs-GmbH oder in deren Opens external link in new windowFahrplan-App.

Themen-Beschreibungen der Praktikumsprojekte 2017

Thema #01: Bestimmung der akustischen Absorption an Oberflächen

Zur Bestimmung der akustischen Absorption an Oberflächen sind verschiedene Verfahren genormt. In der Praxis wird der Absorptionsgrad meist im statistischen Mittel über alle Einfallswinkel ermittelt und nur auf den Frequenzbereich bis etwa 5 kHz beschränkt. Doch gerade bei den höheren Frequenzen im oberen Audiobereich und im Ultraschallbereich treten verstärkt Reflexionen auf, die sich durch hohe Strahlbündelung auf kleine Winkelbereiche konzentrieren. Die klassischen Herstellerangaben genügen hier nicht mehr, um die Wirksamkeit der Absorber vor dem Einbau einschätzen zu können. Im Rahmen dieses Praktikumsprojekts soll ein einfach anwendbares, winkelselektives Messverfahren zur Absorptionsgradmessung an akustischen Oberflächen aufgebaut und erprobt werden. Dabei soll auch der Absorptionsgrad verschiedener Materialien bestimmt werden.

Thema #02: Time-Gating-Technik zur Ultraschallkalibrierung

Das akustische Freifeld ist eine spezielle Umgebung, die im Idealfall frei von Reflexionen ist. In der Realität finden sich jedoch auch im besten Freifeldraum Störungen, die zu Interferenzen, verzerrten Wellenfronten und inhomogenen Schalldruckverteilungen führen und so maßgeblich die Qualität von Messungen beeinträchtigen. Solche Reflexionen werden in der Regel aufwendig gesucht und eliminiert. Eine Alternative dazu bietet die Time-Gating-Technik. Hier werden unerwünschte Signalanteile identifiziert und vor der weiteren Analyse entfernt. Die Methode bietet sich insbesondere für die Kalibrierungen im Ultraschallbereich an, wo bereits kleinste Flächen zu störenden Reflektoren werden. Im Rahmen dieses Praktikumsprojekts soll ein Versuchsaufbau für die Time-Gating-Technik errichtet, dessen Möglichkeiten und Grenzen untersucht und das Verfahren zur Sekundärkalibrierung von Ultraschallpegelmessern eingesetzt werden.

Thema #03: Untersuchungen zur Drehzahlabhängigkeit von Drehmomentaufnehmern

Drehmomentaufnehmer werden häufig in Motorenprüfständen eingesetzt, um die mechanische Wellenleistung von Verbrennungs- oder Elektromotoren zu bestimmen. Die so verwendeten Aufnehmer werden jedoch nur rein statisch, also mit stufenförmigen Drehmomenten, die sich über die Zeit nicht ändern, und ohne Rotation kalibriert. Im Rahmen dieses Praktikumsprojekts sollen daher verschiedene Drehmomentaufnehmer unter Last in einem (Elektro-)Motorenprüfstand untersucht werden. Anhand der bei diesen Untersuchungen ermittelten Messwerte kann das Verhalten der Drehmomentaufnehmer bei verschiedenen Drehzahlen und Drehmomentbelastungen analysiert werden. Für die Versuchsdurchführung soll eine geeignete Messdatenerfassung mittels LabVIEW realisiert werden. Die anschließende Datenauswertung könnte je nach Interesse mittels Matlab oder Octave erfolgen.

Thema #04: Untersuchung von Kreis-Fit- und Spiral-Fit-Methoden für Gleitlastmessungen bei der VNA-Kalibrierung

Zur Kalibrierung von vektoriellen Netzwerkanalysatoren (VNAs) können neben unveränderlichen Abschlüssen wie Open (Leerlauf), Short (Kurzschluss) und Match (Anpassung) auch sogenannte Gleitlasten eingesetzt werden. Durch Veränderung des Offsets (Versatzlänge) der Gleitlast beschreiben die gemessenen Reflexionsparameter einen Kreis in der komplexen Ebene, dessen Zentrum für ideale Verhältnisse eine perfekte Anpassung darstellt. Für hohe Frequenzen können die Verluste jedoch nicht mehr vernachlässigt werden, wodurch aus dem Kreis eine Spirale wird. Die Aufgabe während dieses Praktikumsprojekts besteht darin, zu untersuchen, für welche Wellenleiter (Koaxialkabel und Hohlleiter) und ab welchem Frequenzbereich ein Spiral-Fit einem Kreis-Fit vorzuziehen ist. Hierzu sind sowohl theoretische Betrachtungen als auch mehrere Messreihen durchzuführen.

Thema #05: Untersuchung eines freistrahlenden Hohlleiterflansches als primäres Normal für eine VNA-Kalibrierung

Kalibrierungen von vektoriellen Netzwerkanalysatoren (VNAs) für Hohlleitermessungen werden in der Regel mit bekannten unveränderlichen Normalen wie Short (Kurzschluss) oder Line (Leitung) ausgeführt. Diese Normale müssen äußerst präzise gefertigt und charakterisiert werden, was bei sehr hohen Frequenzen immer schwieriger wird. Deshalb wurden alternativ in der Vergangenheit auch freistrahlende Hohlleiteröffnungen als Reflektionsnormale benutzt. Während dieses Praktikumsprojekts soll untersucht werden, ob freistrahlende Hohlleiteröffnungen als  primäre Kalibriernormale eingesetzt werden können, und wie groß die resultierende Messunsicherheit im Vergleich zu den herkömmlichen Kalibriermethoden ist. Hierfür sind neben theoretischen Betrachtungen auch elektromagnetische Simulationen und Auswertungen sowie mehrere Messreihen durchzuführen.

Thema #06: Femtosekundenoptik

Auf Femtosekundenlasern basierende optische Messtechnik findet heutzutage großen Einsatz in Grundlagenexperimenten und Hochfrequenzanwendungen. So können mit solcher Messtechnik beispielsweise elektrische, magnetische und thermische Signale mit einer Zeitauflösung von wenigen Femtosekunden gemessen werden. In diesem Praktikumsprojekt sollen Grundlagen zur laserbasierten Messtechnik mit Femtosekundenlasern vermittelt werden. Dies beinhaltet die folgenden Aspekte, unter denen ein Schwerpunkt gewählt werden kann. 1. Erzeugung und Messung von leitungsgebundenen und im Freiraum propagierenden Hochfrequenzsignalen im GHz- und THz-Bereich. 2. Implementierung von unterschiedlichen optischen Mess- und Abtastverfahren. 3. Optische Pulsformungstechniken, mit denen die zeitliche Form der optischen Femtosekundenimpulse beliebig verändert werden kann.

Thema #07: Herstellung und Charakterisierung magnetischer Nanostrukturen

Magnetische Nanostrukturen sind ein Paradebeispiel für die enge Verzahnung von Grundlagenforschung und Anwendung. So fanden fundamentale Effekte wie z. B. der Giant-Magnetoresistance-(GMR)-Effekt bereits kurz nach ihrer Entdeckung Anwendung in modernen Festplattenleseköpfen. Weitere wichtige Anwendungsgebiete finden sich in der Sensorik und Biomedizin. Dieses Praktikumsprojekt bietet Einblicke in aktuelle Messtechniken zur Herstellung und Charakterisierung magnetischer Nanostrukturen. Die dabei angewendeten Methoden reichen von hochauflösender magnetischer Kraftmikroskopie (MFM) zur Abbildung der magnetischen Eigenschaften auf der Nanometerskala, über SQUID-Magnetometrie zur hochempfindlichen Messung magnetischer Momente, bis hin zu ultraschnellen Magneto-Transportmessungen zur Analyse des schnellen Schaltens magnetischer Speicherzellen.

Thema #08: Bestimmung von Metallproteinen im Zusammenhang mit neurodegenerativen Erkrankungen

Verschiedene Metalle wie Kupfer, Zink, Eisen und Aluminium sowie einige Metallproteine stehen im Verdacht, an der Entwicklung von neurodegenerativen Erkrankungen wie Alzheimer beteiligt zu sein. Im Rahmen eines europäischen Projekts soll das genauer untersucht werden. Dazu werden in der PTB Methoden zur Bestimmung von Metallen und Metallproteinen aus relevanten Proben wie Cerebrospinalfluid (CSF) und weißer Hirnsubstanz entwickelt. Zur Bestimmung des Metallgehaltes kommt ein Mikrowellensäure-Aufschluss zum Einsatz. Die Proteine werden mittels Chromatographie aus den Proben isoliert. Anschließend erfolgt die Quantifizierung mittels Elementmassenspektrometrie (ICP-MS). Im Rahmen dieses Praktikumsprojekts wird der Umgang mit Humanproben erlernt sowie Techniken, um sie aufzuschließen, ihre Bestandteile chromatografisch zu trennen und sie mit Hilfe der Isotopenverdünnungsmassenspektrometrie zu quantifizieren. Diese Kenntnisse sollen dann selbständig auf die Bestimmung von Cu- und Fe-haltigen Proteinen in CSF und Serum angewandt werden.


Da mit Humanproben gearbeitet wird, ist eine Hepatitis-B-Impfung Zulassungsvoraussetzung für dieses Praktikumsprojekt (Nachweis über Impfpass).

Thema #09: Herstellung und Charakterisierung von Gold-Nanopartikeln für die Analytik biochemischer Marker

Metallische Nanopartikel (NP) bieten zahlreiche Anwendungsmöglichkeiten in der biochemischen Analytik und der medizinischen Diagnostik. Chemische und optische Eigenschaften lassen sich durch die Funktionalisierung ihrer Oberfläche für spezifische analytische Aufgaben anpassen. Im Rahmen dieses Praktikumsprojekts sollen Gold-NP unterschiedlicher Größe synthetisiert und anschließend charakterisiert werden. Ziel ist es, hierfür ein zweistufiges Verfahren zu testen und in der PTB zu etablieren, das zu besonders monodispersen Größenverteilungen führt. Größe und Größenverteilung der hergestellten Partikel sollen anschließend mittels UV/Vis-Spektroskopie und – in Zusammenarbeit mit dem Institut für Partikeltechnik der TU Braunschweig – durch Röntgenkleinwinkelstreuung gemessen werden. Interesse an chemisch-präparativen Arbeiten sowie an physikalisch-chemischen Messverfahren sind daher gute Voraussetzungen für dieses Praktikumsprojekt.

Thema #10: Photometrie von LED-Modulen mittels Strahlendaten

In einem industriellen Nahfeld-Goniophotometer werden mit einer photometrischen Kamera aus einer Vielzahl von Richtungen Leuchtdichtebilder aufgenommen und zu Strahlendaten umgerechnet. Mittels Filtergläsern können zudem farbige Bilder mit hohem Dynamikumfang (HDR) aufgenommen werden. Diese Methoden ermöglichen detaillierte Einblicke in die Abstrahlcharakteristik von Lichtquellen und hier insbesondere von LED-Quellen. Solche Strahlendaten dienen heute zur Entwicklung komplexer Optiken für Leuchten und Scheinwerfer mittels Raytracing. Dieses Praktikumsprojekt gibt einen Einblick in moderne photometrische Verfahren zur Charakterisierung von Lichtquellen. Ziel ist es, den Lichtstrom sowie die Abstrahlcharakteristik moderner LEDs selbstständig mit dem Nahfeld-Goniophotometer zu bestimmen und geeignet darzustellen. Diese im Nahfeld der Quelle gewonnenen Ergebnisse sollen mit etablierten Fernfeld-Messverfahren der Photometrie verglichen werden.

Thema #11: Optische Gitteruhren

Optische Gitteruhr mit fluoreszierender Wolke aus Strontiumatomen

Optische Gitteruhren sind ein Typ neuartiger Atomuhren, die derzeit intensiv erforscht werden und Cäsiumuhren an Genauigkeit bereits um mehrere Größenordnungen überlegen sind. Dies ermöglicht Anwendungen von der Suche nach Dunkler Materie und anderer neuer Physik bis zu relativistischer Geodäsie. In diesen Uhren werden Atome durch Laserkühlung auf Temperaturen von wenigen µK verlangsamt und in einer Laserstehwelle, dem optischen Gitter, gefangen, um einen atomaren Übergang von rund 110 s Lebensdauer mit einem hochstabilen Laser abzufragen. In diesem Praktikumsprojekt arbeiten Sie an aktuellen Messungen an den Strontiumgitteruhren der PTB mit und erhalten so einen Einblick in experimentelle Techniken der Laser- und Quantenoptik.

Thema #12: Ultrastabile Laser

Silizium-Resonator

Die PTB entwickelt Laser mit den weltweit kleinsten Linienbreiten, die in optischen Uhren und für Präzisionsmessungen eingesetzt werden. Dazu werden Laser auf sehr gut isolierte optische Resonatoren bei kryogenen Temperaturen und bei Raumtemperatur stabilisiert. Vibrationen, die auf die Resonatoren einwirken, behindern jedoch die weitere Verbesserung. In diesem Praktikumsprojekt sollen neuartige Methoden untersucht werden, wie diese störenden Effekte durch passive und aktive Methoden verringert werden können. Dazu werden mit Seismometern Vibrationen und die resultierende Störung des Resonators gemessen, um daraus Strategien zu entwickeln und zu testen, die diese Störung verhindern oder in Echtzeit korrigieren. Der Schwerpunkt in diesem Projekt kann in Absprache nach den persönlichen Interessen und Vorkenntnissen gewählt werden.

Thema #13: Frequenzverschiebungen in der Einzelionen-Spektroskopie

Eine der weltweit genauesten optischen Uhren, der ein Oktupolübergang in 171Yb+ als Referenz dient, wird derzeit in der PTB entwickelt. Die Abfrage der Referenzfrequenz erfolgt hierbei an einem einzelnen, in einer Hochfrequenzfalle gespeicherten Ion. Die Referenzübergänge optischer Uhren werden üblicherweise so gewählt, dass sie möglichst große Immunität gegen äußere magnetische und elektrische Felder besitzen. Um verbleibende Störungen der Referenzfrequenz in unseren Uhren zu bestimmen, sollen während dieses Praktikumsprojekts feldinduzierte Frequenzverschiebungen sensitiver atomarer Übergänge genau untersucht werden. Die Resultate können dann genutzt werden, um Strategien zur Verringerung von Restfeldern zu entwickeln, umzusetzen und ihren Erfolg im Experiment zu überprüfen. Dieses Projekt ermöglicht einen Einstieg in die Welt der experimentellen Quantenoptik und Atomphysik, bei dem die persönlichen Interessen, Fähigkeiten und Vorkenntnisse der/des Studierenden berücksichtigt werden können.

Thema #14: Digitale Regelungstechnik mit FPGA

In den Experimenten rund um die optischen Uhren mit gespeicherten Ionen wurden die vielfältigen Regelaufgaben bisher häufig mit analoger Elektronik umgesetzt. Diese bietet den Vorteil hoher Bandbreite in Kombination mit einem hohen Dynamikbereich. In einigen Bereichen wurden diese Aufgaben bereits von Mikroprozessor-basierten Systemen abgelöst. Hierbei konnten wir von der hohen Flexibilität digitaler Systeme profitieren, ohne dass der Dynamikbereich signifikant verschlechtert wurde. Aufgrund der sequentiellen Struktur von Mikroprozessoren sind diese Systeme allerdings in der möglichen Bandbreite limitiert und sie sind zeitlich nicht-deterministisch. Für Field Programmable Gate Arrays (FPGAs) hingegen bestehen diese Beschränkungen nicht. Durch ihre parallele Struktur bieten sie das Potenzial für enorme Bandbreiten kombiniert mit einem exakten Timing. Im Rahmen dieses Praktikumsprojekts soll das Potenzial von FPGAs auf bestehenden Plattformen weiter ausgeschöpft werden und es sollen Umsetzungen für Regel- und Timingaufgaben realisiert werden, die die persönlichen Interessen, Fähigkeiten und Vorkenntnisse der/des Studierenden berücksichtigen.

Thema #15: Ein MEMS-SPM für die 3D-Mikroformmessung

Zur quantitativen Charakterisierung von Werkstücken mit hohem Aspektverhältnis oder diskontinuierlicher Oberfläche wurde in der PTB ein mikro-elektro-mechanisches-System-basiertes Rastersondenmikroskop (MEMS-SPM) entwickelt. Das MEMS-SPM weist eine Wegauflösung von 0,2 nm und eine Kraftauflösung kleiner als 1 nN auf. Es ist daher in der Lage, sowohl die Mikroform von Werkstücken aus harten Materialien (wie z. B. Metall, Keramik und Halbleitermaterialien) als auch aus weichen Polymeren quantitativ zu bestimmen. Ein integrierter Cantilever-Halter, wie er in Rasterkraftmikroskopen (Atomic Force Microscopes (AFM)) verwendet wird, ermöglicht es, austauchbare AFM-Cantilever als Tastspitzen zu nutzen. In diesem Praktikumsprojekt soll ein MEMS-SPM-Messsystem für die geregelte Oberflächenmessung aufgebaut, charakterisiert und optimiert werden. Die Datenauswertung soll hierbei LabVIEW-basiert erfolgen.

Thema #16: Elektrische Charakterisierung von DNA-Chips

In der PTB wird zurzeit der Einsatz von DNA als Detektormaterial für ionisierende Strahlung untersucht. Hierfür werden die DNA-Moleküle zunächst zwischen leitenden Nanostrukturen elektrisch kontaktiert und anschließend ionisierender Strahlung ausgesetzt. Die strahleninduzierten Schäden an der DNA können dann mit diesem Aufbau über eine Änderung des elektrischen Widerstands registriert werden. Ziel ist es, mit Hilfe dieser Widerstandsänderung eine quantitative Aussage zum Maß der Strahlenschäden treffen zu können. Im Rahmen dieses Praktikumsprojekts sollen die elektrischen Eigenschaften der DNA-Chips in Abhängigkeit von verschiedenen Einflussfaktoren wie beispielsweise der Umgebungstemperatur oder der Luftfeuchtigkeit charakterisiert werden.

Thema #17: Technische Zusammenarbeit zur Stärkung der Qualitätsinfrastruktur für Wasser, Biodiversität und Klimaschutz

In einigen Projekten der Technischen Entwicklungszusammenarbeit der PTB mit Lateinamerika, der Karibik und Asien geht es um die Stärkung, Verbesserung oder Vernetzung der Qualitätsinfrastruktur im Umweltbereich (z. B. für Wasser, Biodiversität und Klimaschutz). Dieses Praktikumsprojekt bietet einen hautnahen Einblick in die technische Zusammenarbeit der PTB in diesem Bereich der Qualitätsinfrastruktur (Metrologie, Prüfung, Akkreditierung und Zertifizierung, Normung, Inspektion). Nach Absprache kann der oder die Studierende an der Systematisierung des internen Wissens und der Projekterfahrungen im Themenfeld Wasser mitarbeiten, öffentlichkeitswirksame Materialien auf Deutsch und Englisch verfassen sowie bei der konzeptionellen Vorbereitung und Durchführung konkreter Projekte mitwirken (z. B. Organisation eines fachlichen Workshops wie der World Water Week 2017). Für dieses Projekt sollten Sie Interesse an Umweltthemen mitbringen und Freude am Verfassen von Texten und der Darstellung von komplexen Zusammenhängen haben. Gute Englischkenntnisse werden vorausgesetzt, Spanischkenntnisse sind von Vorteil.

Thema #18: Quantenlogik-Uhr

Modernste Technik ermöglicht es, einzelne positiv geladene Atome (Ionen) in einem elektrischen Wechselfeld zu fangen und dann mit Laserstrahlen zu manipulieren. Hierbei kann die Laserstrahlung die Bewegung eines einzelnen Ions bis an das Quantenlimit abbremsen. Gemeinsam mit Hilfe von Techniken aus der Quanteninformationsverarbeitung können so neue Spezies für genauste Messungen zugänglich gemacht werden. Auf diese Weise gekühlte und kontrollierte Aluminium-Ionen dienen als Taktgeber für hochgenaue Uhren. Diese Uhren ermöglichen es, fundamentale Fragen der Physik, wie z. B. die nach einer Änderung von Naturkonstanten, zu erforschen und neue Anwendungen in der relativistischen Geodäsie und in der Navigation zu erschließen. Während dieses Praktikumsprojekts soll für eine dieser Uhren ein optischer Frequenzverdopplungsresonator aufgebaut und charakterisiert werden und damit ein entscheidender Beitrag zur Forschung an der Grenze des derzeit Machbaren geleistet werden.

Thema #19: Dynamische Untersuchungen an Haushaltswasserzählern

Das wachsende gesellschaftliche Bedürfnis, umweltbewusst zu agieren und zu konsumieren, wirkt sich nicht nur auf wirtschaftliche Faktoren aus, sondern schafft ebenfalls neuartige Ansprüche an die Metrologie. Im besonderen Fall der Messung eines Flüssigkeitsstromes bedeutet dies größere Durchflussschwankungen, kleinere Messunsicherheiten und Kalibrierprozesse, welche anwendungsorientiert ausgelegt sein müssen. Aus diesem Grund werden in der PTB neuartige Prüftechnologien entwickelt, um am Beispiel von Haushaltwasserzählern die Auswirkungen dynamischer Bedingungen auf die vorhandene Messtechnik zu ermitteln. Während dieses Praktikumsprojekts sollen hierzu unter Verwendung von Kavitationsdüsen Messungen am Experimentier- und Wasserzählerprüfstand durchgeführt und dokumentiert werden. Auf Basis einer anschließenden statistischen Auswertung dieser Versuchsreihen soll quantifiziert werden, wie sich dynamische Verhältnisse auf die Messunsicherheit auswirken und damit die Qualität der Messungen beeinflussen.

Thema #20: Quanten-Korrelationen und Test der Relativitätstheorie mit optischen Atomuhren

Die PTB arbeitet an einer neuen Generation optischer Atomuhren. Dazu werden Indium- und Ytterbium-Ionen lasergekühlt und bis in den quantenmechanischen Grundzustand gebracht. Die einzigartige Kontrolle über die gefangenen atomaren Teilchen in Atomuhren erlaubt die Suche nach neuer Physik, die über das Standardmodell hinausgeht: So testen wir die Grenzen der Einstein'schen allgemeinen Relativitätstheorie mit einem atomaren Michelson-Morley-Interferometer. Dieses Praktikumsprojekt bietet einen Einblick in ein modernes, quantenoptisches Experiment und ermöglicht die Mitarbeit an der Quantenpräparation und Verschränkung einzelner Atome mit Hilfe kohärenter Laserpulse. Der jeweilige Fokus des Projekts kann dabei auf die persönlichen Interessen und Vorkenntnisse abgestimmt werden.

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