In dieser Arbeit steht die Untersuchung der Reaktivität von Fluorid-Oberflächen mit gasförmigem Wasser mittels atomar auflösender Nichtkontakt-Rasterkraftmikroskopie (NC-AFM) im Vordergrund. Neben der Erzeugung von Wasseradsorbaten auf Erdalkalifluorid(111)-Oberflächen beschäftigt sich die folgende Arbeit mit der Kontrastbildung, dem Adsorptionsverhalten und vor allem der gezielten lateralen Manipulation, also Verschiebung von adsorbiertem Wasser, auf den Fluorid-Oberflächen. Im Rahmen der Experimente der hier vorgelegten Arbeit konnte gezeigt werden, dass auf Erdalkalifluoriden zwei charakteristische Adsorbate entstehen, wenn die (111)-Oberflächen mit Wasser unter Ultrahochvakuumbedingungen behandelt werden. Das eine Adsorbat kann durch die Wechselwirkung mit der Spitze lateral manipuliert werden.Die in der vorliegenden Arbeit gezeigten Ergebnisse demonstrieren zum ersten Mal, dass die gezielte laterale Manipulation von Einzeladsorbaten auf Isolatoroberflächen mit der Methode der NC-AFM überhaupt möglich ist. Durch systematische Untersuchung des Manipulationsprozesses wurden Faktoren isoliert, mit denen die Manipulation gesteuert werden kann und Bedingungen identifiziert, unter denen die Kontrolle der Manipulation ganz besonders gut funktioniert. Um die experimentellen Ergebnisse zu verstehen, folgt ein Vergleich mit systematischen ab-inito Rechnungen auf Basis des VASP-Codes des Systems Wasser/Erdalkalifluorid und seiner Adsorbatmobilität.Damit konnte die These untermauert werden, dass die stationären Adsorbate Hydroxidionen sind, die anstelle von Fluorionen in die Oberfläche der Erdalkalifluoride eingebaut werden können.Die mobilen Adsorbate werden dagegen durch molekulares Wasser gebildet, welches an Punktdefekte der Oberfläche bindet. Die Arbeit schließt mit der Formulierung des wahrscheinlichen Manipulationsmechanismus ab.

Die vorliegende Dissertation analysiert Beobachtungen des Vela-Pulsars mit dem H.E.S.S.-Observatorium und präsentiert damit den ersten Nachweis gepulster Strahlung mit H.E.S.S. Die signifikante Detektion (11.4 s) oberhalb einer bis jetzt unerreichten Energieschwelle von lediglich 15 GeV wurde mittels von 24 h Beobachtungsdaten erzielt, die mit dem im Jahr 2012 in Betrieb genommenen CT5-Teleskop aufgezeichnet wurden. Nach dem Krebs-Pulsar ist damit der Vela-Pulsar der zweite Pulsar, von dem sehr hochenergetische Gammastrahlung nachgewiesen wurde. Die Spektren von Pulsaren im Bereich der sehr hochenergetischen Gammastrahlung sind von besonderem Interesse, da sie Einblicke in einen bisher fast komplett unerforschten Energiebereich erlauben. Der experimentelle Nachweis stellt eine besondere Herausforderung dar, da die Rate der Gammastrahlen gemäß einem Potenzgesetz mit der Energie abfällt und die resultierenden Zählraten klein sind. Daher werden neue gewichtete Testgrößen eingeführt, um die Sensitivität für den Nachweis schwacher Pulsationen für zukünftige Beobachtungen von Pulsaren zu verbessern. Die Testgrößen sind Erweiterungen von bereits existierenden ungewichteten Verfahren und anwendbar auf beliebige diskrete Daten, in denen ein Puls oder mehrere Pulse erwartet werden. Sie sind leistungsfähig für den Fall unbekannter Phasenprofile und erzielen bei Standardgewichtung eine 10 %-ige Steigerung der Detektionssignifikanz. Die optimierte Analysekette wurde zur Detektion des Vela-Pulsars im Energiebereich von 15 GeV bis 125 GeV eingesetzt. Der phasengemittelte integrierte Energiefluss beträgt 4.29_(-1.02)^(+1.14)_stat _(-3.31)^(+5.50)_sys × 10^(-11) erg cm^(-2) s^(-1) und wird durch einen einzelnen Puls verursacht. Das Profil des Pulses kann durch eine asymmetrischen Lorentz-Funktion mit einer schmaleren abfallenden Flanke beschrieben werden. Der Photonfluß fällt gemäß einem Potenzgesetz mit Index -5.39 mit der Energie ab. Dies ist in guter Übereinstimmung mit einem theoretischen Annular-Gap-Emissionsmodell. / The analysis of the first pulsar to be detected with the H.E.S.S. array is presented. The high significance detection at the 11.4 s level down to a hitherto unachievable 15 GeV energy threshold is a result of 24 h of observations of the Vela pulsar with the new CT5 telescope introduced into the array in 2012. This is only the second pulsar to be detected in the very high energy (VHE) ?-ray regime. Of particular interest are the VHE spectra of pulsars as this is an almost completely unexplored energy domain. This does however entail smaller signals as the rate of ?-rays generally drops according to a power law function. New weighted statistical tests are introduced to improve the sensitivity to weak pulsations for use with future observations of pulsars. These tests are modifications of currently used tests and are applicable to any discrete data in which a single or many pulses are expected; they are powerful when the phase profile is unknown and with a basic weighting provide up to a 10 % boost in detection significance. An optimised analysis chain contributed to the detection of the Vela pulsar with phase averaged energy flux in the energy range (15,125) GeV of 4.29_(-1.02)^(+1.14)_stat _(-3.31)^(+5.50)_sys × 10^(-11) erg cm^(-2) s^(-1). The single pulse is characterised with an asymmetric Lorentzian function with a narrower trailing edge. The photon flux falls as a power law with index -5.39 which is moderately consistent with an Angular Gap emission model but represents a steeper drop in emission than that measured with the Fermi-LAT. The emission efficiency of the Vela pulsar in the VHE band is evaluated as 0.0025 %, which is comparable to that of the Crab pulsar in the same energy regime measured with the MAGIC telescope array. Comparisons to other candidate VHE pulsars are also drawn. A weak constraint is placed on the energy at which Lorentz invariance violation occurs in terms of the Planck energy as E_LIV>10^(-4) E_P.

Quantenfeldtheorien, die auf Räumen mit nichtkommutierenden Koordinaten definiert sind, finden in den letzten Jahren zunehmend Interesse. Mögliche Anwendungen dieser Modelle gibt es unter anderem in der Stringtheorie, der Phänomenologie der Elementarteilchen und in der Festkörperphysik. In der vorliegenden Arbeit untersuchen wir nichtstörungstheoretisch solche nichtkommutativen Feldtheorien mit Hilfe von Monte-Carlo Simulationen. Wir betrachten eine zweidimensionale reine U(1) Eichfeldtheorie und eine dreidimensionale skalare Feldtheorie. Dazu bilden wir die entsprechenden Gittertheorien auf dimensional reduzierte Modelle ab, die mittels N x N Matrizen formuliert sind. Die 2d Eichtheorie auf dem Gitter ist äquivalent zum twisted Eguchi-Kawai Modell, das wir für N=25 bis 515 simulierten. Wir beobachteten ein deutliches Skalierungsverhalten der Ein- und Zweipunktfunktionen von Wilson-Schleifen sowie von Zweipunktfunktionen von Polyakov-Linien bei großen N. Die Zweipunktfunktionen stimmen mit einer universellen Wellenfunktionsrenormierung überein. Der Doppel-Skalierungslimes bei N gegen unendlich entspricht dem Kontinuumslimes in der nichtkommutativen Gittereichtheorie. Das beobachtete Skalierungsverhalten bei großen N zeigt die nichtstörungstheoretische Renormierbarkeit dieser nichtkommutativen Feldtheorie. Für kleine Flächen gilt das Flächengesetz der Wilson-Schleifen wie in der kommutativen 2d planaren Eichtheorie. Für große Flächen finden wir jedoch stattdessen ein oszillierendes Verhalten. In diesem Bereich wächst die Phase der Wilson-Schleifen linear mit der Fläche. Identifiziert man den Nichtkommutativitätsparameter mit einem inversen Magnetfeld, entspricht dies dem Aharonov-Bohm-Effekt. Als nächstes untersuchen wir das 3d lambda phi^4 Modell mit zwei nichtkommutierenden Dimensionen. Wir analysieren das Phasendiagramm. Unsere Ergebnisse stimmen mit einer Vermutung von Gubser und Sondhi in vier Dimensionen überein. Sie sagen vorher, daß sich der geordnete Bereich in eine uniforme und eine nichtuniforme Phase aufspaltet. Desweiteren zeigen wir Ergebnisse für Korrelatoren und der Dispersionsrelation. In der nichtkommutativen Feldtheorie ist die Lorentz-Symmetrie explizit gebrochen, was zu einer deformierten Dispersionsrelation führt. In der Ein-Schleifen Störungstheorie ergibt sich ein zusätzlicher infrarot divergenter Term. Unsere Daten bestätigen dieses störungstheoretische Ergebnis. Wir bestätigen ebenso eine Beobachtung von Ambjorn und Catterall, daß eine nichtuniforme Phase auch in zwei Dimensionen existiert, obwohl dies eine spontane Brechung der Translationssymmetrie impliziert. / In the recent years there is a surge of interest in quantum field theories on spaces with non-commutative coordinates. The potential applications of such models include string theory, particle phenomenology as well as solid state physics. We perform a non-perturbative study of such non-commutative field theories by the means of Monte Carlo simulations. In particular we consider a two dimensional pure U(1) gauge field theory and a three dimensional scalar field theory. To this end we map the corresponding lattice theories on dimensionally reduced models, which are formulated in terms of N x N matrices. The 2d gauge theory on the lattice is equivalent to the twisted Eguchi-Kawai model, which we simulated at N ranging from 25 to 515. We observe a clear large N scaling for the 1- and 2-point function of Wilson loops, as well as the 2-point function of Polyakov lines. The 2-point functions agree with a universal wave function renormalization. The large N double scaling limit corresponds to the continuum limit of non-commutative gauge theory, so the observed large N scaling demonstrates the non-perturbative renormalizability of this non-commutative field theory. The area law for the Wilson loops holds at small physical area as in commutative 2d planar gauge theory, but at large areas we find an oscillating behavior instead. In that regime the phase of the Wilson loop grows linearly with the area. This agrees with the Aharonov-Bohm effect in the presence of a constant magnetic field, identified with the inverse non-commutativity parameter. Next we investigate the 3d lambda phi^4 model with two non-commutative coordinates and explore its phase diagram. Our results agree with a conjecture by Gubser and Sondhi in d=4, who predicted that the ordered regime splits into a uniform phase and a phase dominated by stripe patterns. We further present results for the correlators and the dispersion relation. In non-commutative field theory the Lorentz invariance is explicitly broken, which leads to a deformation of the dispersion relation. In one loop perturbation theory this deformation involves an additional infrared divergent term. Our data agree with this perturbative result. We also confirm the recent observation by Ambjorn and Catterall that stripes occur even in d=2, although they imply the spontaneous breaking of the translation symmetry.

Netzwerke sind überall, von der elektrischen Stromversorgung über die Biochemie der Zellen, das Internet bis hin zu sozialen Netzen. Netzwerke als mathematisches Konzept haben sich in den letzten Jahren zu einem wichtigen Werkzeug der Beschreibung komplexer Systeme entwickelt. Ihre grundlegende Eigenschaft ist, dass sie aus einer grö{ss}en Anzahl dynamischer Elemente bestehen, die sich gegenseitig beeinflussen und dabei nicht linear gekoppelt sind. Die moderne Netzwerkwissenschaft will die Wechselwirkung zwischen den einzelnen Untereinheiten erklären und davon ausgehend verständlich machen, auf welche Weise Prozesse auf einem Netzwerk stattfinden können. Zum Beispiel wird untersucht, wie die Struktur sozialer Netze die Ausbreitung von Information oder von Krankheiten beeinflusst, wie die Topologie des World Wide Web das Surf-Verhalten oder die Funktionalität von Suchmaschinen beeinträchtigt oder welche Auswirkungen die Hierarchie in ökologischen Nischen auf die Populationsdynamik der einzelnen Spezies hat. Darüber hinaus gilt es herauszufinden, welche grundlegenden Prinzipien der Evolution realer Netzwerke zugrunde liegen, das heißt nach welchen Regeln sich einerseits die Untereinheiten entwickeln und welchen Einfluss andererseits deren Vernetzung hat. Die vorliegende Dissertation beschäftigt sich sowohl mit der Topologie verschiedener Netzwerke als auch mit den der Evolution zugrunde liegenden Prinzipien. Schwerpunkte liegen dabei auf den folgenden zwei Aspekten: erstens dem Einfluss von so gennanten ``vertex-pair correlations'''', das heißt Korrelationen zwischen den Untereinheiten, auf die Topologie und zweitens der Auswirkung der Geographie auf die Netzwerkentwicklung. Es wird der bedeutende Einfluss aufgezeigt, den die Korrelationen auf wichtige statistische Größen der Netzwerke haben. Weiterhin analysieren wir die Perkolationseigenschaften, die Aufschluss über die Empfindlichkeit gegenüber Störungen in der Vernetzung geben. Damit können zum Beispiel Fragen aus der Epidemiologie diskutiert werden. Es zeigt sich, dass die Topologie vieler Netzwerke und ihre Perkolationseigenschaften deutlich von Korrelationen beeinflusst werden. Schließlich untersuchen wir im letzten Teil dieser Arbeit, wie die Einbettung von Netzwerken in eine endlich-dimensionale Geographie auf die Modellierung und Entwicklung Web-ähnlicher Systeme Einfluss nimmt. / Networks are all around us, from electrical power grids to the biochemistry of cells, from the Internet to social webs. The mathematical concept of network has recently been turned into an important tool for describing complex systems, whose principal characteristic is that they consist of a large number of mutually interacting dynamical parts which are coupled in a nonlinear fashion. Modern network science attempts to explain the structure of interactions between the subunits of a system in order to understand their functioning and the processes taking place in them. It tries, for instance, to grasp how the structure of social networks affects the spread of information or human diseases, how the structure of the World Wide Web influences the search engines and surfing behavior, or how the hierarchy of ecological niches affects population dynamics. Beyond this, the ultimate goal of network science is to discover what generating principles exist behind the evolution of real systems. It tries to find the fundamental principles under which the subunits evolve, and the wiring of interactions. This thesis centres both on the study of the topological structure of networks and the analysis of the underlying principles responsible for their evolution. More specifically, it concentrates on the following aspects: the influence of vertex-pair correlations on network topology, the network percolation problem, which is closely related to the spreading of epidemics and the robustness of networks, and the effects of geography as a generating element. We show that important topological and percolation properties change considerably when modifying the connection probabilities between vertices, and that geography as well plays a crucial role in the modeling of evolving real web-like systems.

Für astrophysikalische Quellen, z.B. aktive galaktische Kerne, werden hochenergetische Neutrinoflüsse vorhergesagt. Neutrinos und Gammastrahlen werden in hadronischen Prozessen erzeugt, für die Protonen auf hohe Energien beschleunigt werden müssen. Da Neutrinos nur schwach wechselwirken und nicht von Magnetfeldern abgelenkt werden können, bleiben Flussstärken und ihre Richtung erhalten. IceCube, ein Kubikkilometer-Detektor der sich am Südpol befindet, kann solche Neutrinos nachweisen. In dieser Arbeit wurden Daten zweier Teilkonfigurationen IceCubes (22 und 40 Trossen) ausgewertet. Die Daten, die zwischen 2007 und 2009 gesammelt wurden, bestehen hauptsächlich aus atmosphärischen Myon-Neutrinos, die im Nordhimmel erzeugt wurden und hochenergetischen atmosphärischen Myonen aus dem Südhimmel. Eine zeitunabhängige Analyse, die nach Neutrino-Punktquellen im Nordhimmel sucht, wurde mit einem sensitivitäts-optimierten Datensatz von IceCube-22 durchgeführt. Die ganze Hemisphäre und eine Liste ausgewählter Quellen wurden analysiert, wobei kein Hinweis auf extraterrestrische Neutrino-Signale gefunden wurde. Um das Entdeckungspotenzial für eine variable Quelle zu erhöhen, wurde eine nicht-getriggerte zeitabhängige Analyse entwickelt. Diese Suche ist durch Neutrino-Photon-Korrelationen und Gammastrahlung-Ausbrüche kosmischer Objekte motiviert, jedoch wurden nur Neutrino-Daten verwendet. Ein grosser Bereich möglicher Strahlungsausbruchsdauer wurde abgedeckt. Die gebinnte Methode wurde zu einer ungebinnten Likelihood-Methode erweitert, so dass die Ergebnisse um 5-25% verbessert werden konnten. Auswahlkriterien für eine Liste zeitlich veränderlicher astrophysikalischer Quellen vom ganzen Himmel wurden für IceCube-22 und IceCube-40 entwickelt. Zum ersten Mal wurde eine zeitabhängige Suchmethode im Südhimmel benutzt. Es konnten keine Ereignisüberschüsse über dem Untergrund festgestellt werden. Demzufolge wurden obere Grenzen für Neutrinoflüsse aus diesen Quellen berechnet. / High energy neutrino astronomy relies on the predictions of neutrino fluxes coming from astrophysical objects, for example active galactic nuclei. In these models, neutrinos and gamma-rays are produced in hadronic processes, which require the acceleration of protons to very high energies. Since neutrinos hardly interact and travel towards Earth undeflected by magnetic fields, they can point back to their sources. IceCube, located at the South Pole, is a large volumen detector for high energy neutrinos. In this work, data from two partial configurations of IceCube (22 and 40 strings) are analyzed. The data cover 651 days, from 2007 to 2009, and consist mostly of atmospheric muon neutrinos in the Northern sky and high energy atmospheric muons in the Southern sky. A time integrated search for neutrino point sources in the Northern sky was developed and applied to an event sample obtained for the best sensitivity, with IceCube 22-string. The search was performed on pre-selected sources and the whole hemisphere was scanned. No evidence of a neutrino signal was found. In order to enhance the flare detection probability, an untriggered time dependent search that looks for neutrino events clustering in time from specific sources in the entire sky was developed. This search was motivated by neutrino-photon correlations and the observations of flaring objects in gamma-rays, but focuses only on the neutrino data, covering a wide range of possible flare durations. The search method was expanded from a binned approach to a newly developed unbinned likelihood method, improving the results by 5-25%. Moreover, for the first time the Southern sky was analyzed with a time dependent method. A source selection criteria was developed defining two lists of variable astrophysical sources, for IceCube 22 and 40-string. The results were compatible with background fluctuations for all sources tested. Therefore, upper limits on the neutrino fluence from these sources are presented.

In dieser Arbeit wird die Selbstorganisation in Halbleiterlasern mit ultrakurzer optischer Rueckkopplung untersucht. Es wurden eine Vielzahl neuer nichtlinearer dynamischer Szenarien experimentell praepariert und untersucht, wobei die Steuerung der relevanten Rueckkopplungsparameter ueber Injektionsstroeme erfolgt. Zwei verschiedene Typen von selbsterhaltenden Intensitaetspulsationen wurden abhaengig von der Phase und der Staerke der Rueckkopplung gefunden. Ein Pulsationstyp entsteht in einer Hopf-Bifurkation aus gedaempften Relaxationsoszillationen. Beim zweiten Pulsationstyp handelt es sich um Schwebungs-Oszillationen zweier verschiedener konkurrierender Moden der Gesamtkavitaet. Diese Ergebnisse repraesentieren experimentelle Beweise fuer theoretische Vorhersagen. Die Koexistenz von Schwebungsoszillationen und Relaxationsoszillationen fuehrt zum uebergang von regulaeren Pulsationen in chaotische Emission ueber eine quasiperiodische Route zum Chaos. Ein ploetzlicher Untergang des Chaos deutet auf ein Boundary-Crisis-Szenario hin. Die Existenz chaotischer Saettel, die transienten chaotischen Dynamiken nach einer Boundary Crisis zugrunde liegen und die Erregung von chaotischen Transienten ist eng verwandt mit konventioneller Erregbarkeit, wird experimentell verifiziert. Es wird der Einfluss externen Gaussschen Rauschens nahe von sub- und superkritischen Hopf-Bifurkationen untersucht. Rausch-induzierte Schwingungen tauchen als verrauschte Vorlaeufer in Form von lorentzfoermigen Spitzen im Powerspektrum auf. Der Kohaerenzfaktor, definiert durch das Produkt aus Hoehe der Spitze und Qualitaetsfaktor, zeigt fuer beide Typen von Hopf-Bifurkationen ein nichtmonotones Verhalten. Damit wird Kohaerenzresonanz experimentell demonstriert. Die Messungen zeigen neben diesen uebereinstimmungen auch qualitative Unterschiede zwischen den beiden Faellen. Die experimentellen Ergebnisse werden mittels eines allgemeinen Modells fuer rauschgetriebene Bewegungen in der Naehe von Bifurkationen untersucht. / In this work, self-organization in semiconductor lasers with ultra-short optical feedback is investigated. Exploiting dc currents to tune the relevant feedback parameters, we have experimentally prepared and studied a number of novel nonlinear dynamical scenarios. Two different types of self-sustaining intensity-pulsations are detected depending on strength and phase of the feedback. One type of pulsations is emerging in a Hopf-bifurcation from relaxation oscillations. The second type of pulsations is a beating of distinct compound-cavity modes. It is also born in a Hopf bifurcation. These findings represent experimental evidence for theoretical predictions. Coexistence of mode beating and relaxation oscillations gives rise to the break-up of regular pulsations into chaotic emission via a quasi-periodic route to chaos. The sudden destruction of chaos is indicative of a boundary crisis scenario. The existence of chaotic saddles underlying transient chaotic dynamics which appears behind boundary crisis is experimentally verified. It is experimentally demonstrated that an excitation of chaotic transients is closely related to a conventional excitability. The influence of external Gaussian noise close to the onset of sub- and super-critical Hopf bifurcations is studied. Noise-induced oscillations appear as a noisy precursor with Lorentzian shape peak in the power spectrum. The coherence factor defined by the product of height and quality factor exhibits non-monotonic behavior with a distinct maximum at a certain noise intensity for both types of Hopf bifurcations, demonstrating coherence resonance. Besides these similarities, the measurements reveal also qualitative differences between the two cases. Whereas the width of the noise induced peak increases monotonically with noise intensity for the supercritical bifurcation, it traverses a pronounced minimum in the subcritical case. The experimental findings are examined in terms of general model for the noise driven motion close to bifurcations.

In dieser Arbeit wird die Erzeugung der Charmonium-Zustände J/psi und psi(2S) in Proton-Kern-Reaktionen bei Schwerpunktsenergien von 42 GeV untersucht. Die Daten wurden mit dem HERA-B-Experiment aufgenommen, das in HERA den Protonstrahl nutzt, um Protonen an den Kernen verschiedener Drahttargets zu streuen. Mehr als 150 000 J/psi und 2400 psi(2S)-Zerfälle in Myon-Paare wurden beobachtet. Die HERA-B-Daten decken den kinematischen Bereich in Feynman-x (x_F) zwischen -0.36 und 0.10 und im Transversalimpuls (p_T) bis 4.5 GeV/c ab. Die x_F - und p_T-Verteilungen für die Produktion von J/psi und psi(2S) wurden für Kohlenstoff- und Wolfram-Targets gemessen. Die x_F-Verteilung stimmt gut mit nicht-relativistischen QCD-Rechnungen überein. Bei der p_T-Verteilung findet man einen klaren Anstieg des mittleren p_T für schwerere Kerne: Kohlenstoff = 1.244 +- 0.003 +- 0.034 GeV/c und Wolfram = 1.336 +- 0.004 +- 0.041 GeV/c. Der Vergleich der Erzeugungsraten von psi(2S) und J/psi ergibt: (B''_{muon muon} sigma(psi(2S)) ) / (B_{muon muon} sigma(J/psi)) = 165 +- 9 +- 4 ( x 0.0001) für Kohlenstoff und 154 +- 16 +- 8 ( x 0.0001) für Wolfram. Diese Verältnisse wurden auch für die x_F - und p_T-Verteilungen bestimmt. / In this thesis the production of the charmonium states J/psi and psi(2S) in proton-nucleus collisions at a center-of-mass energy of 42 GeV is studied. The data have been taken by the HERA-B experiment which uses the HERA proton beam to scatter protons off the nuclei of different wire targets. Over 150 x 10^3 J/psi and 2400 psi(2S) decaying to muon pairs are observed. The HERA-B data cover the kinematical range in Feynman x (x_F) between -0.36 and 0.10 and in transverse momentum (p_T) up to 4.5 GeV/c. The x_F and p_T differential distributions for the production of J/psi and psi(2S) mesons are measured for carbon and tungsten target materials. The J/psi x_F distribution agrees well with non-relativistic QCD calculations. From the p_T distributions we find a clear increase of the average p_T for heavier nuclei: Carbon = 1.244 +- 0.003 +- 0.034 GeV/c and Tungsten = 1.336 +- 0.004 +- 0.041 GeV/c. We compared the production rates of psi(2S) to J/psi mesons: (B''_{muon muon} sigma(psi(2S)) ) / (B_{muon muon} sigma(J/psi)) = 165 +- 9 +- 4 ( x 0.0001) for carbon and 154 +- 16 +- 8 ( x 0.0001) for tungsten. These ratios have also been determined for the x_F and p_T distributions.

Diese Arbeit befasst sich mit der Suche nach astrophysikalischen Punktquellen hochenergetischer Neutrinos mit Hilfe des AMANDA-II-Detektors. Der AMANDA-Detektor erlaubt die Rekonstruktion neutrino-induzierter Myonen durch die Detektion des von diesen Myonen emittierten Cherenkov-Lichts. Es wird der Datensatz des Jahres 2000 mit einer effektiven Datennahmezeit von 197 Tagen analysiert. Nach der Unterdrückung eines wesentlichen Teils des Untergrundes atmosphärischer Myonen durch Selektion als aufwärts laufend rekonstruierter Ereignisse werden weitere Selektionskriterien entwickelt, um einen Datensatz herauszufiltern, der von durch atmosphärische Neutrinos induzierten Myonen dominiert ist. Diese 699 Ereignisse werden im Hinblick auf signifikante Beiträge von Punktquellen untersucht, d.h. auf Überschüsse der Ereigniskonzentration aus bestimmten Richtungen. Weder die Betrachtung einer Auswahl möglicher Neutrinoquellen (z.B. aktive galaktische Kerne, Mikroquasare oder Supernova-Überreste), noch eine Suche am gesamten Nordhimmel durch die Platzierung überlappender Suchfenster, noch die Untersuchung der Raumwinkel-Abstände zwischen Paaren selektierter Ereignisse ergeben einen signifikanten Hinweis auf die Existenz von Quellen astrophysikalischer hochenergetischer Neutrinos. Unter der Annahme eines Neutrinospektrums dN/dE ~ E^(-2) werden Flussgrenzen für die Neutrino-Flüsse der ausgewählten Quellenkandidaten sowie für die neutrino-induzierten Myonflüsse angegeben, die im Mittel bei der Sensitivität von E^2 dN(Neutrinos)/dE = 2*10^(-7) GeV cm^(-2) s^(-1) bzw. N(Myonen) = 2*10^(-15) cm^(-2) s^(-1) liegen. Dies sind zur Zeit die besten Grenzen für die Neutrinoflüsse von astrophysikalischen Quellen in der nördlichen Hemisphäre. / We describe the search for astrophysical sources of high energy neutrinos with the AMANDA-II detector. This detector allows for reconstruction of neutrino induced muon tracks by the Cherenkov radiation emitted by relativistic muons. We analyze the AMANDA-II data recorded in the year 2000 with a lifetime of 197 days. A large fraction of the background of atmospheric muons can be suppressed by the selection of events reconstructed as upward moving tracks. We develop further quality criteria, which lead to the extraction of a sample of 699 neutrino event candidates, dominated by atmospheric neutrinos. We analyze this data sample in view of significant contributions from neutrino point sources, which would be observable as enhancements of the event density from certain directions. We have not found a significant indication of the existence of astrophysical high energy neutrino sources, neither by the investigation of source candidates (e.g. Active Galactic Nuclei, microquasars, or supernova remnants), nor by a binned search in the complete Northern sky, nor by the investigation of angular distances between pairs of reconstructed event directions. Assuming power-law neutrino spectra dN/dE ~ E^(-2), we calculate limits on the neutrino fluxes and the neutrino induced muons fluxes from a list of selected neutrino source candidates. The sensitivity of the AMANDA-II detector, i.e. the average neutrino and muon flux limits, amounts to E^2 dN(neutrinos)/dE = 2*10^(-7) GeV cm^(-2) s^(-1) and N(muons) = 2*10^(-15) cm^(-2) s^(-1), respectively. These are currently the best limits on neutrino fluxes from astrophysical objects in the Northern hemisphere.

Der H1 Detektor ist eines der komplexen Messinstrumente am HERA Beschleuniger. Er wurde gebaut, um die Wechselwirkung von Elektronen und Protonen bei höchsten Schwerpunktenergien von bis zu 320 GeV zu untersuchen. Ein Hauptthema ist die Bestimmung der Protonstruktur mit der bestmöglichen Genauigkeit über die Messung des inklusiven tiefinelastischen Wirkungsquerschnitt als Funktion der kinematischen Variablen x und Q2. In dieser Arbeit wird eine neue Messung des tiefinelastischen Wirkungsquerschnitt vorgestellt. Dazu werden Daten analysiert, welche im Jahre 2000 aufgezeichnet wurden. Die Messung ist beschränkt auf den Bereich mittlerer und niedriger Inelastizität y. In diesem Bereich ist die Messung des reduzierten Wirkungsquerschnittes fast identisch mit der Protonstrukturfunktion F2. Die Messung erstreckt sich über etwa eine Größenordnung in der Photon-Virtualität, 10 < Q2 < 180 GeV2, und drei Größenordnungen in der Bjorken Skalenvariable, 0.00013 < x < 0.15. Die Genauigkeit ist durch systematische Unsicherheiten limitiert. Im Vergleich zu den publizierten Ergebnissen mit den Daten aus den Jahren 1996/97 konnten diese Unsicherheiten signifikant reduziert werden. Die Fehler der neuen Messung liegen meist im Bereich von 1,3 - 2,0%, was eine Verbesserung um ca. 30% gegenüber früheren Resultaten darstellt. Keiner der systematischen Effekte dominiert die Unsicherheiten für die Mehrzahl der Messpunkte. Ein unerwartetes Ergebnis ist die signifikante Abweichung der neuen Messung von der publizierten. Eine neue Analyse der alten Daten zeigt, dass diese Diskrepanz nicht in den Daten selbst liegt. Es wird weiterhin gezeigt, dass Annahmen über die simulierten Ereignisdaten, welche für die Analyse der alten Daten verwendet wurden, falsch waren. Der Effekt ist eine um bis zu 3% falsche Messung. Nach einer Korrektur dieses Effektes stimmen die alte und die neue Messung unter Berücksichtigung ihrer Unsicherheiten miteinander überein. / The H1 detector at the HERA collider is a complex device to study the interactions of electrons and protons at a centre of mass energy of 320 GeV. One of the main goals is to determine the sub structure of the proton with the best possible precision by measuring the inclusive Deep Inelastic Scattering cross section as a function of the kinematic variables Q2 and x. This work presents a new measurement of the inclusive Deep Inelastic $ep$ Scattering cross section using the data taken with the H1 experiment in the year 2000. The measurement is restricted to the region of low and intermediate inelasticities y. In this domain the reduced cross section is mostly identical to the proton structure function F2. About one order of magnitude in the photon virtuality, 10 < Q2 < 180 GeV2, and three orders of magnitude in the Bjorken scaling variable, 0.00013 < x < 0.15, are covered. The accuracy in this range is limited by systematic uncertainties. Compared to the published results using the data from the years 1996/97, these uncertainties are reduced by a significant amount and a self consistent measurement is presented. The errors of the new measurement are typically in the range of 1.3 - 2.0%, which means a 30% improvement over the previously published results. None of the considered systematic error sources dominates the total uncertainty in the bulk of the measurement. An unexpected but nevertheless very important result is the observed discrepancy of the measurement to the previously published H1 results. A new analysis of the older data shows, that the data sets themselves are not responsible for this. It is also found, that assumptions made for the simulated event sample were wrong and therefore the published cross section measurement is biased by up to 3%. An approximate correction of the published data leads to a reasonable agreement of the old and the new measurement within their respective uncertainties.

Ohne ein Standard Modell Higgs werden Wechselwirkungen zwischen Eichbosonen stark bei hohen Energien. Jeder tri- und quadrilinare Eichboson-Vertex ist charakterisiert durch einen Satz von Kopplungen der schon bei niedrigeren Energien als der Skala für neue Physik von seiner Standardmodell- Erwartung abweichen sollte. Die genaue Messung der Eichbosonkopplungen gewährt daher Einblicke in den Mechanismus der elektroschwachen Symmetriebrechung und anomale Werte signalisieren neue Physik. Die Sensitivität der Messung der geladenen Eichboson Kopplungen an einem Photoncollider mit TESLA Parametern wurde studiert. Die betrachteten Prozesse sind ein- und zwei-W-Boson Produktion in Elektron-Photon und Photon-Photon Kollisionen bei einer Elektron-Elektron Energie von 500 GeV. Signal und Untergrund Ereignisse wurden im hadronischen Zerfallskanal analysiert und ein Satz von konsekutiven Schnitten wurde angewandt, die eine gute Effizienz und Reinheit des Signals ergaben. Die selektierten Ereignisse wurden durch kinematische Variablen beschrieben, die sensitiv sind auf anomale Kopplungen. Eine neue Methode wurde angewandt, um dies Winkelverteilungen in Anwesenheit von anomalen Kopplungen zu fitten. Dazu wurden die differentiellen Wirkungsquerschnitte in bis zu quadratischen Thermen in den Kopplungen entwickelt. Im Fit wurde diese Funktion benutzt, um die mehrdimensional gebinnten Verteilungen abhängig von den anomalen Kopplungen zu rewichten. Dabei wurde auch die Unsicherheit in der Normalisierung berücksichtigt. Außerdem wurden einige Quellen systematischer Fehler, z.B. durch die Strahlenergie, die W-Boson Masse und die Polarisationsmessung untersucht. Die erwarteten Fehler auf die Eichkopplungen bei einem Photon-Collider sind ca. zwei Größenordnungen kleiner als bei LEP und am Tevatron, so dass ein sehr präziser Test von Physik jenseits des Standardmodells möglich wird. Die Optimierung der Vorwärtsregion der Detektors reduziert den nieder- energetischen Untergrund auf ein tolerierbares Maß. Dies schafft die nötige saubere Umgebung für eine präzise Messung der Eichkopplungen. / In absence of the Standard Model (SM) Higgs boson the interaction among the gauge bosons becomes strong at high energies and influences the couplings between them. Each trilinear and quartic gauge boson vertex is characterised by a set of couplings which are expected to deviate from their SM values already at energies lower than the energy scale of the New Physics (NP). The precise measurement of gauge boson couplings can provide clues to the mechanism of the electroweak symmetry breaking and their anomalous values can be a sign of a NP effect beyond the SM. The sensitivity estimation of the measurement of charged trilinear gauge couplings (TGCs) at the Photon Collider based on TESLA parameters has been studied. The considered interactions are the single and double W boson production in electron-photon and photon-photon collisions (signals) at electron-electron centre-of-mass energy of 500 GeV. Signal and background events in the hadronic decay mode overlayed with the pileup, are simulated and analysed and a set of consecutive cuts is applied resulting in good signal efficiencies. The selected events are described with kinematical variables sensitive to TGCs. A new method has been applied to fit event angular distributions in the presence of anomalous TGCs expanding the dependence of the differential cross-section up to quadratic term in the TGCs. In the fit this expression is used to reweight the SM multi-dimensional binned distributions dependent on TGCs where also the uncertainty on the total normalisation is taken into account. Some sources of systematic errors are considered, as the beam energy, the W boson mass and the polarisation measurement. The estimated precisions of the TGC measurements at a photon collider are about one to two orders of magnitude higher than at LEP and Tevatron providing a measurement highly sensitive to the physics beyond the Standard Model. The optimisation of the forward region of the detector brings the amount of the low-energy background to the manageable level providing a clean environment for the TGC measurements at a photon collider with estimated precisions.