AMANDA-II ist ein Neutrino-Teleskop, das sich im Eis des Suedpols befindet. Es wurde optimiert um Spuren von hochenergetischen Myonen, die in Neutrino-Wechselwirkungen entstanden sind, anhand ihrer Emission von Cerenkov-Licht zu detektieren. In dieser Arbeit analysieren wir die Daten, die in 1001 Tagen effektiver Detektorlaufzeit in den Jahren 2000 bis 2004 gesammelt worden sind, um ein Signal von einer Neutrino-Punktquelle zu finden. Ein derartiges Signal wird von kosmischen Objekten erwartet, die Hadronen zu sehr hohen Energien beschleunigen, welche daraufhin mit Photonen und Protonen in der Umgebung des Objekts wechselwirken. Die wichtigste Signatur um ein Myon aus einer Neutrino-Wechselwirkung zu identifizieren ist eine nach oben laufende Spur. Ein Datensatz mit 4282 aufwaertslaufenden Ereignissen wurde aus den ca. 10 Milliarden im Zeitraum dieser Analyse registrierten Ereignissen extrahiert. Diese Zahl ist konsistent mit der erwarteten Anzahl atmosphaerischer Neutrinos. In der Suche nach Punktquellen wird nach einem lokalen Ereignissueberschuss in diesem Datensatz gesucht. Zuerst wird ein Katalog von Quellkandidaten untersucht. Danach wird eine Rastersuche nach unbekannten Quellen auf dem ganzen noerdlichen Himmel durchgefuehrt. Darueberhinaus werden Methoden entwickelt um die Chancen einer Detektion von Quellen zu erhoehen von denen vermutet wird, dass ihre Neutrinoemission hochvariabel ist. Kein signifikanter lokaler Ereignissueberschuss wurde im analysierten Datensatz gefunden. Deswegen berechnen wir obere Grenzen fuer Neutrinofluesse, die mit dieser Beobachtung vertraeglich sind. Die mittlere obere Flussgrenze fuer ein Neutrinospektrum dPhi/dE proportional zu E^-2, die mit dieser Analyse erreicht wird, ist E^2 dPhi/dE = 1.0^-7 GeV cm^-2 s^-1 fuer den aufaddierten Fluss von nu_mu + nu_tau unter der Annahme eines Flavor-Verhaeltnisses von 1:1. Dies entspricht der momentan niedrigsten Flussgrenze fuer Neutrinofluesse von Punktquellen. / AMANDA-II is a neutrino telescope located in the glacial ice at the South Pole. It is optimized to detect neutrino induced muon tracks with energies larger than 100 GeV by their Cerenkov light emission. We analyzed the data collected in 1001 effective days of detector operation between the years 2000 and 2004 for a signal from point-like sources of neutrinos. Such a signal is expected from cosmic objects that accelerate hadrons to very high energies, which subsequently interact with ambient protons or photons. The dominant event class recorded in AMANDA-II are muons produced in the interactions of cosmic rays in the atmosphere. Due to their energy loss, the muons cannot penetrate the Earth and have down-going directions. The main signature to identify a neutrino induced event is therefore its up-going direction. A sample of 4282 up-going events is extracted from the 10 billion events triggered in the period selected for this analysis. The search for point sources is accomplished on this data sample by looking for a localized excess over the isotropic background of atmospheric neutrinos. The procedure is applied for the directions of candidate sources, like Active Galactic Nuclei, Supernova remnants and X-ray binaries. In a second step, the full northern sky is scanned for unknown sources. Further, we investigate methods to enhance the detection chance for sources which are suspected to be highly variable neutrino emitters. No localized excess has been found in the analyzed dataset. Therefore, we calculate upper limits on the neutrino fluxes which are compatible with this observation. The average upper limit achieved for a combined nu_mu + nu_tau flux with a spectrum of dPhi/dE proportional to E^-2 is E^2 dPhi/dE = 1.0 10^-7 GeV cm^-2 s^-1 assuming a flavor ratio of 1:1. It represents the most stringent upper limit on neutrino fluxes from point-like sources reported so far.

In dieser Arbeit untersuchen wir Quanten-Aspekte des Green-Schwarz Superstrings in verschiedenen AdS-Hintergründen, die für die AdS/CFT Korrespondenz von Bedeutung sind, und geben einige Beispiele für perturbative Rechnungen in den entsprechenden integrablen Sigma-Modellen. Wir beginnen mit einer detaillierten Darstellung der Konstruktion der Wirkung des Typ-IIB-Superstrings auf dem AdS5 x S5-Hintergrund, die durch eine Supercoset-Sigma-Modell definiert wird, und zeigen die Grenzen dieser Herangehensweise für Hintergründe auf, die in niedrig-dimensionalen Beispielen der Eich/Gravitations-Dualität von Interesse sind. Daraufhin betrachten wir die Entwicklung um das BMN-Vakuum und die S-Matrix für die Streuung von Weltflächen-Anregungen. Um ihre Elemente effizient auszuwerten, entwickeln wir eine auf Unitarität basierende Methode für allgemeine massive, zweidimensionale Feldtheorien. Weiterhin betrachten wir den AdS-Lichtkegel eichfixierten String in AdS4 x CP3 in einer Entwicklung um das "null-cusp"-Vakuum. Die freie Energie dieses Modells hängt zusammen mit der anomalen Cusp-Dimension der Eichtheorie. Wir berechnen Korrekturen zur Zustandssumme des Superstring-Modells und leiten somit die anomale Cusp-Dimension der ABJM-Theorie bei starker Kopplung bis zur Zweischleifen-Ordnung her. Schlie\sslich berechnen wir auf Einschleifen-Ebene die Dispersionsrelation von Anregungen um das GKP-Vakuum. Unsere erfolgreiche Anwendung von auf Unitarität basierenden Cut-Techniken auf verschiedene Beispiele stützt die Vermutung, dass die S-Matrizen zweidimensionaler, integrabler Feldtheorien cut-konstruierbar sind. Weiterhin liefern unsere Ergebnisse wertvolle Daten, die die Konsistenz der String-Wirkung auf Quanten-Niveau belegen und stellen nicht-triviale stringente Tests der Quanten-Integrabilität der untersuchten Modelle dar. / In this thesis we investigate quantum aspects of the Green-Schwarz superstring in various AdS backgrounds relevant for the AdS/CFT correspondence, providing several examples of perturbative computations in the corresponding integrable sigma-models. We start by reviewing in details the construction of the type IIB superstring action in AdS5 x S5 background defined as a supercoset sigma model, pointing out the limits of this procedure for backgrounds interesting in lower-dimensional examples of the gauge/gravity duality. We then consider the expansion about the BMN vacuum and the S-matrix for the scattering of worldsheet excitations. To evaluate its elements efficiently we develop a unitarity-based method for general massive two-dimensional field theories. We also analyze the AdS light-cone gauge fixed string in AdS4 x CP3 expanded around a “null cusp” vacuum. The free energy of this model is related to the cusp anomalous dimension of the gauge theory and, indirectly, to a non-trivial effective coupling entering all integrability-based calculations in AdS4/CFT3. We calculate corrections to the superstring partition function of the model, thus deriving the cusp anomalous dimension of ABJM theory at strong coupling up to two-loop order and giving support to a recent conjecture. Finally, we calculate at one-loop the dispersion relation of excitations about the GKP vacuum. Our successful application of unitarity-cut techniques on several examples supports the conjecture that S-matrices of two-dimensional integrable field theories are cut-constructible. Furthermore, our results provide valuable data in support of the quantum consistency of the string actions and furnish non-trivial stringent tests for the quantum integrability of the analyzed models.

Heterogene Katalyse ist eine Schlüsseltechnologie der chemischen Industrie. Ceroxid wird für eine Reihe von katalytischen Reaktionen verwendet. Wegen seiner hervorragenden Eignung als Sauerstoffspeicher sind dies vor allem Oxidationsreaktionen. Studien zeigen, dass Ceroxid unter anderem als Substrat für Vanadiumoxid und Goldnanopartikel im Vergleich zu anderen Substraten zu einer erhöhten Aktivität führt. Diese Systeme wurden zur Untersuchung mittels oberflächenphysikalischer Messmethoden (LEED, STM, PES, IRAS) erfolgreich als Modellkatalysator nachgebildet. Dafür wurde ein zuverlässiges Rezept zur Präparation von CeO2(111)-Filmen auf Ru(0001) und CeOx-Nanopartikel auf einlagigen kristallinen Siliziumoxidfilmen auf Mo(112) entwickelt. Durch PES-, STM- und IRAS-Messungen wurden diese strukturell und elektronisch charakterisiert. In einer vergleichenden Untersuchung konnte festgestellt werden, dass Gold auf den Ceroxidnanopartikeln eine viel stärkere Wechselwirkung mit dem Ceroxidsubstrat zeigt als auf dem Ceroxidfilm. Gold bedeckt die Ceroxidnanopartikel; die teilweise geladene Au delta+-Spezies stabilisieren. Durch kombinierte STM, PES und IRAS–Messungen, zusammen mit DFT-Rechnungen der Arbeitsgruppe von J. Sauer an der Humboldt-Universität zu Berlin, konnte die Struktur sogenannter Vanadiumoxid – „monolayer“ – Katalysatoren entschlüsselt und die Nuklearität der Vanadiumoxidspezies an der Oberfläche den Streckschwingfrequenzen der Vanadylgruppen zugeordnet werden. Es wurde gezeigt, dass die bei geringer Bedeckung beobachteten Vanadiummonomere aus vanadylterminierten VO4-Tetraedern bestehen, die sich je nach Bedeckung und Temperatur vor allem zu Trimeren und Heptameren zusammenschließen. Die Vanadiumatome dieser Vanadiumspezies werden dabei durch den CeO2(111)-Film im Oxidationszustand 5+ bei gleichzeitiger Reduktion von Ce-Ionen der CeO2(111)-Oberfläche von 4+ auf 3+ in O2-Umgebung und unter UHV-Bedingungen stabilisiert. / Heterogenous catalysis is a key technology in chemical industry. Cerium oxide is used for a number of catalytic reactions. Due to its good oxygen-storage capabilities, it is mostly used in oxidation reactions. In comparison to other materials cerium oxide, as a support for gold and vanadium oxide, shows the highest activity. These systems were successfully prepared as model catalysts for investigation with surface science techniques (LEED, STM, PES, IRAS). Therefore a reliable recipe was developed for the preparation of CeO2(111) thin films on Ru(0001) and CeOx nanoparticles on monolayer crystalline silicon oxide films on Mo(112). These substrates were characterized using PES, STM, and IRAS measurements. In a comparative study, gold deposited on cerium oxide nanoparticles was shown to exhibit a much stronger interaction than on cerium oxide thin films. On cerium oxide nanoparticles, the gold preferentially binds to the nanoparticle surfaces and stabilizes partially-charged Au delta+-species. By means of combined STM, PES und IRAS measurements, together with DFT calculations by the research group of J. Sauer from the Humboldt-Universität zu Berlin, the atomic structure of the so-called vanadium oxide – “monolayer“ – catalyst has been resolved. A direct relationship between the nuclearity of vanadium oxide species on the surface and the vanadyl frequency was then established. It was shown, that the vanadium oxide monomers (observed at low coverages) consist of vanadyl-terminated VO4 tetrahedra. The monomers were observed to aglomerate mostly to trimers and heptamers by coverage or temperature increase. The vanadium atoms in these species are stabilized in the oxidation state 5+ by the simultaneous reduction of cerium ions in the cerium oxide substrate from the oxidation state +4 to +3, both in oxygen atmosphere and under UHV conditions.

In dieser Dissertation wird eine Messung von Beauty-Produktion im Bereich der Photoproduktion in ep Kollisionen am HERA-Speicherring. Die Auflösung des ZEUS Silizium-Mikrovertex-Detektor (MVD) ermöglicht Präzisions-Messungen mit denen sich neue Methoden zur Identifikation der Beauty-Quark entwickeln lassen. Zwei Ziele werden in dieser Arbeit verfolgt: erstens die Entwicklung eines zuverlässigen Verfahrens (Sekundärvertex-Tagging-Methode) zur Identifikation von Jets die aus b-Quarks stammen unter Ausnutzung der MVD-Information und Eigenschaften der Beauty-Quarks, und zweitens die Bestätigung der Anwendbarkeit dieser Methode. Beide Ziele wurden erreicht. Die Messung verwendet einen vom ZEUS-Detektor aufgenommenen Datensatz. Der Anteil der Ereignisse die Beauty-Quarks enthalten wurde mit Hilfe der charakteristischen Verteilung der Zerfallslänge und der invarianten Masse der Zerfallsvertex bestimmt. Dies ist die erste solche Analyse in ZEUS. Totale und differentielle Wirkungsquerschnitte als Funktion des Tranversalimpulses und der Pseudorapidität der Jets wurden gemessen. Weiterhin wurden die Ergebnisse extrapoliert um eine Messung auf b-Quark-Niveau zu erhalten. Alle Ergebnisse werden mit der vorher publizierten Messung verglichen als auch die theoretischen Vorhersagen. Aufgrund der vielversprechenden Ergebnisse dieser ersten Analyse und der mittlerweile erzielten Verbesserungen der Ereignis-Rekonstruktion, wurde eine zweite präzisere Messung möglich.Die noch laufende Analyse profitiert von grösserer Statistik sowie einer verbesserten Kalibrierung des Detektors und hinzugewonnenen Kenntnisse über Spur- und Vertexrekonstruktionsverfahren. Es sind zwar noch weitere Verbesserungen möglich,jedoch ist die bisher erreichte höhere Präzision bereits aus den im zweiten Teil dieser Arbeit vorgestellten vorläufigen Ergebnissen ersichtlich. Zudem konnten die Messungen dank erhöhter Statistik und höherer Effizienz auch auf grössere Transversalimpulse Werte ausgedehnt werden. / This thesis presents a measurement of beauty photoproduction (PHP) in ep interactions at the HERA collider. The implementation of the silicon Micro Vertex Detector (MVD)in 2000/2001, provides high precision measurements that allow new identification techniques of the beauty quarks. Two goals are followed in this thesis: first the development of a reliable algorithm (secondary vertex b-tagging) to identify jets originating from b quarks by exploiting exclusively the full MVD potential and the properties of the b quark, and second the determination of its performance by obtaining first measurements of inclusive beauty dijet PHP. The main result presented here is based on the 2004 data set. The fraction of b-events is extracted using the characteristic distributions of reconstructed decay length and invariant mass of the secondary vertex, keeping the analysis inclusive. This is the first such measurement in ZEUS. Total and differential cross sections as a function of transverse momentum and pseudorapidity of the b-jet are measured. The obtained results are compared with a previous published measurement carried out using a completely independent method. Furthermore, the results were extrapolated to obtain a measurement at the b-quark level. This measurement is compared with all previous ZEUS and H1 results as well as with theoretical predictions. Good agreement is found within errors. Motivated by these results a more precise measurement became possible. The new analysis, still ongoing, is based on the 2005 data set and profits of higher statistics as well as of an improved detector alignment and calibration and a better understanding of the tracking/vertexing procedures. The higher precision achieved so far can be already seen in the first preliminary results presented in the second part of this work. Moreover the measurement could be extended to larger values of the transverse momentum, not reached before by other analyses.

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Die Struktur des Knochenmaterials wird während des gesamten Lebens durch dynamische Prozessen verändert. Diese sind der Umbauprozess, bei dem existierendes Material entfernt und durch neues, vorerst weiches ersetzt wird. In dieses weiche Material wird im sog. Mineralisierungsprozess Mineral eingelagert und somit die Steifigkeit erhöht. Diese zwei Prozesse führen zu einem heterogenen Knochenmaterial. Das komplexe Zusammenspiel kann durch Knochenkrankheiten beeinflusst werden und zu einem mechanischen Versagen des Materials führen. Wie viel Einfluss dabei allein dem Umbauprozess und dem Mineralisierungsprozess zuzuschreiben sind, konnte bislang nicht geklärt werden. An diese Fragestellungen wird in der vorliegenden Dissertation mit physikalischen und numerischen Methoden herangegangen. Das heterogene Material ist das Ergebnis des Mineralisierungs- und Umbauprozesses und wird abkürzend BMDD (für bone mineralization density distribution) genannt, die für alle gesunden Menschen gleich ist und bei Knochenkrankheiten davon abweicht. Mittels Modellierung wird eine Störung in der Mineralisierung simuliert, die zu Verschiebungen in der BMDD führt. Diese Verschiebungen können verglichen werden mit einem veränderten Umbauprozess. Der unterschiedliche Einfluss der beiden Prozesse liegt im zeitlichen Verlauf. Die Mineralisierungskinetik im Knochen konnte durch die neuartige Auswertung von 3D in vivo micro-CT-Bildern von Mäusen erstmals quantifiziert werden. Die Auswertung bestätigte, die schnellere Mineralisierung im neugeformten und die langsamere in bereits vorhandenem Knochen. Wie der Umbauprozess im kompakten Knochen gesteuert sein kann, wurde mittels Anordnungsmechanismen der Osteone beschrieben. Für einen solchen Knochenbaustein war es verboten innerhalb einer definierten Zone eines anderen Bausteins gebildet zu werden. Diese Zone ließ sich am besten durch einen normalverteilten Radius, mit einer dazugehörigen Variabilität beschreiben. / The structure of the bone material is continuously changed during the life by dynamic processes. These are the remodeling process during which the existing material is replaced by new, initially soft material. In this soft material mineral is incorporated during the so called mineralization process, thus increasing the stiffness. These two processes lead to a heterogeneous bone material. Their interplay can be perturbed by bone diseases, which can lead to material failure. It remains unclear to which degree each of these two processes contributes during diseases. Yet, while the remodeling process is known to be mechanically controlled, it is unclear how mechanical stimuli affect the mineralization process. The heterogeneous mineral distribution in trabecular bone is the result of the complex interplay between the mineralization and the remodeling process and is called bone mineralization density distribution (BMDD). The BMDD is similar for all healthy adult humans. A deviation from this healthy distribution is indicative of bone diseases. With a mathematical model the influence of changed mineralization kinetics on the BMDD is investigated and compared to a remodeling change. The different influences lie in the time development. With a novel 3D analysis of in vivo micro-CT of the vertebra in a mouse tail the mineralization kinetics could be quantified for the first time. It could be e.g. shown that the bone is demineralized before it is completely resorbed. An algorithm was developed to understand how the remodeling process can be regulated. The arrangement of the building blocks could be described when such a block could only be placed within a defined zone of another building block. This zone could be best quantified when its radius was normally distributed with a corresponding standard deviation.

Diese Arbeit beschäftigt sich mit dem Thema Evolutionäre Algorithmen und deren Verwendung für Optimierungsaufgaben. Im ersten Teil der Arbeit werden die theoretischen Grundlagen ausführlich dargelegt, die zum Verständnis der Problemstellung und der vorgeschlagenen Lösungsmöglichkeiten notwendig sind. Dazu gehören die Einführung des Konzeptes von Fitneßlandschaften, deren Eigenschaften sowie die kurze Darstellung bekannter stochastischer Optimierungsverfahren wie z.B. Simulated Annealing. Im Anschluß daran wird auf neue Verfahren - insbesondere gemischte Strategien - eingegangen und diese vergleichend gegenüber den herkömmlichen Verfahren abgegrenzt. Die neu entwickelten Verfahren werden an Modellproblemen getestet, welche im zweiten Teil der Arbeit vorgestellt werden. Verwendet wurden sowohl einfache theoretische Modelle wie Frustrierte Periodische Sequenzen als auch praktisch relevante Probleme wie das der RNA Sekundärstrukturen. Die verschiedenen Modellprobleme werden bezüglich ihrer Eigenschaften und Schwierigkeitsgrade untersucht und miteinander verglichen, um die Effizienz der verwendeten Optimierungsverfahren abschätzen zu können. Der dritte Teil der Arbeit präsentiert wichtige Ergebnisse der im Rahmen dieser Arbeit durchgeführten umfangreichen numerischen Simulationen. Es wird demonstriert, wie sensitiv die Optimierungsergebnisse von den verwendeten Parametern der Algorithmen (wie z.B. Ensemblegröße, Temperatur oder Mutationsrate) abhängen und das ein relativ scharf umrissenes evolutionäres Fenster der Parameter existiert, innerhalb dessen die Optimierungsresultate deutlich besser sind. Eine im Rahmen dieser Arbeit entwickelte adaptive Parametersteuerung wird an den im zweiten Teil vorgestellten Modellproblemen getestet und gezeigt, daß es möglich ist, den Optimierungsprozeß automatisch innerhalb des evolutionären Fensters zu halten. Der letzte Teil gibt Einblick in die im Rahmen dieser Arbeit verwendete Computer-Software und das vom Autor entwickelte Programmpaket. Es wird hervorgehoben, daß die in C++ objektorientiert und modular geschriebene Software leicht an andere Optimierungsaufgaben angepaßt werden kann und dank graphischer Benutzeroberfläche auch einfach zu bedienen ist. / This work explores Evolutionary Algorithms and their application to optimization tasks. The work's first part gives detailed theoretical background information necessary to understand the problem and proposed solutions. This theoretical part includes the introduction of fitness landscapes, the investigation of their properties, and it briefly reiterates well known stochastic optimization strategies like Simulated Annealing. Finally, new strategies, in particular mixed stategies, are introduced and compared to traditional optimization techniques. In the second part of this work, the newly developed strategies are benchmarked using model problems such as 'Frustrated Periodic Sequences', or the analysis of RNA secondary structures. To evaluate the efficiency of different optimization strategies, the introduced model problems are compared with respect to their difficulty level. The third part of this work presents results of extensive numerical simulations demonstrating how sensitive the investigated algorithms depend on their respective control parameters (ensemble size, temperature, mutation rate). It is shown that there is always a distinct parameter window, the so-called evolutionary window, that clearly leads to improved optimization results. Going back to the model problems introduced in part two, a newly developed adaptive parameter control is presented that automatically keeps the optimization algorithm's parameters within the evolutionary window. In the final part of this work not only the software used, but also the software newly developed by this work's author is illuminated. It is emphasized that the new software was designed highly flexible to allow for easy adaptation to different optimization problems. A graphical user interface is provided for convenience.

Um das mikroskopische Verhalten der Gravitation zu beschreiben, ist es nötig, Quantenfeldtheorie und allgemeine Relativitätstheorie in einer vereinheitlichten Sprache zu formulieren. Eine Möglichkeit dieses Problem anzugehen ist es, die Punktteilchen der Quantenfeldtheorie durch fadenförmige Strings zu ersetzen. Allerdings erfordert die mathematische Konsistenz, dass sich die String in höherdimensionalen Raum-Zeiten bewegen; dies macht es jedoch sehr schwer, physikalische Konsequenzen zu extrahieren. Eine mögliche Lösung dieses Problems ist die Verwendung von String-Dualitäten, welche die Stringtheorie mittels holographischer Beschreibungen mit Eichtheorien auf dem Rand der Raum-Zeit verbinden. Die Dualitäten sind begründete Vermutungen, die die String- und Eichtheorie bei unterschiedlichen Werten der Kopplung gleichsetzen. Nicht zuletzt deshalb ist eine direkte Überprüfung der Dualitäten schwierig durchführbar. Hier hilft jedoch die sehr bemerkenswerte Tatsache, dass eine verborgene Eigenschaft der Vermutungen Integrabilität zu sein scheint, welche eine Extrapolation zwischen starker und schwacher Kopplung ermöglicht. Desweiteren kann das gesamte Spektrum, in gewissen vereinfachenden Grenzfällen, durch einen kompakten Satz von Bethe-Gleichungen ausgedrückt werden. Die Bethe-Gleichungen, welche aus Eichtheorierechnungen hergeleitet und geraten werden, bieten ein exzellentes Hilfsmittel, die vermuteten Dualitäten zu prüfen. Durch das Vergleichen der Vorhersagen der Gleichungen und expliziten Berechnungen in der Stringtheorie erhält man starke Argumente für die Gültigkeit der Vermutung und der angenommenen Integrabilität. / In this thesis we study superstring theory on AdS$_5\, \times\,$S$^5$, AdS$_3\,\times\,$S$^3$ and $\adsfour$. A shared feature of each theory is that their corresponding symmetry algebras allows for a decomposition under a $\mathbb{Z}_4$ grading. The grading can be realized through an automorphism which allows for a convenient construction of the string Lagrangians directly in terms of graded components. We adopt a uniform light-cone gauge and expand in a near plane wave limit, or equivalently, an expansion in transverse string coordinates. With a main focus on the two critical string theories, we perform a perturbative quantization up to quartic order in the number of fields. Each string theory is, through holographic descriptions, conjectured to be dual to lower dimensional gauge theories. The conjectures imply that the conformal dimensions of single trace operators in gauge theory should be equal to the energy of string states. What is more, through the use of integrable methods, one can write down a set of Bethe equations whose solutions encode the full spectral problem. One main theme of this thesis is to match the predictions of these equations, written in a language suitable for the light-cone gauge we employ, against explicit string theory calculations. We do this for a large class of string states and the perfect agreement we find lends strong support for the validity of the conjectures.

Das Higgs-Teilchen ist essentiell für die Erzeugung von Massen für Fermionen und Eich- bosonen der schwachen Wechselwirkung. Ziel dieser Arbeit ist es, die Masse und die Zerfallsbreite des Higgs-Teilchens einzugrenzen. Grundlage für die Berechnung physikalischer Größen ist dabei das Pfadintegral, welches mittels Monte-Carlo Simulationen bestimmt wird. Ein polynomieller Hybrid-Monte- Carlo-Algorithmus berücksichtigt dabei alle dynamischen Freiheitsgrade der Fermionen. Die chirale Natur der Fermionen werden mit Hilfe des Neuberger- Overlap-Operators beschrieben. In dieser Arbeit wird das Standardmodell auf den Higgs-Yukawa-Sektor eingegrenzt, welcher keine Eichbosonen enthält und lediglich ein degeneriertes Quark-Doublet berücksichtigt. Anhand des Higgs-Teilchen-Propagators werden die Ergebnisse aus der Git- terstörungsrechnung bis zu einer Schleife mit denen aus der Monte-Carlo- Simulation verglichen. Für die untersuchten Parameter, stimmen die Ergeb- nisse aus der Störungstheorie mit den Monte-Carlo-Daten sehr gut überein. Ein Schwerpunkt dieser Arbeit ist die Analyse der Resonanzparameter des Higgs-Teilchens. Die Resonanzmasse und die Resonanzbreite werden bei schwachen als auch bei starken quartischen Kopplungen untersucht. Das Higgs-Teilchen erscheint nicht als asymptotisch stabiles Teilchen, sondern als Resonanz. In allen Fällen liegt die Resonanzbreite unter 10% der Resonanzmasse. Die Resonanzmasse wird sodann mit der Propagatormasse verglichen. Für alle betrachteten Kopplun- gen gibt es eine hervorragende Übereinstimmung beider Größen. Zuletzt gilt es, den Einfluss einer schweren vierten Generation von Quarks auf die obere und untere Massenschranke des Higgs-Teilchens zu untersuchen. Alle numerischen Resultate involvieren eine umfassende Analyse der Volu- menabhängigkeit und erfordern zwingend eine Extrapolation ins unendliche Volumen. / The Higgs boson is a central part of the electroweak theory and is crucial to generate masses for fermions and the weak gauge bosons. The goal of this work is to set limits on the mass and the decay width of the Higgs boson. The basis to compute the physical quantities is the path integral which is here evaluated by means of Monte Carlo simulations thus allowing for fully non perturbative calculations. A polynomial hybrid Monte Carlo algo- rithm is used to incorporate dynamical fermions. The chiral symmetry of the electroweak model is incorporated by using the Neuberger overlap operator. Here, the standard model is considered in the limit of a Higgs-Yukawa sector which does not contain the weak gauge bosons and only a degenerate doublet of top- and bottom quarks are incorporated. Results from lattice perturbation theory up to one loop of the Higgs boson propagator are compared with those obtained from Monte Carlo simulations. At all values of the investigated couplings, the perturbative results agree very well with the Monte Carlo data. A main focus of this work is the investigation of the resonance parameters of the Higgs boson. The resonance width and the resonance mass are investigated at weak and at large quartic couplings. The Higgs boson does not appear as an asymptotic stable state but as a resonance. In all considered cases the Higgs boson resonance width lies below 10% of the resonance mass. The obtained resonance mass is compared with the mass obtained from the Higgs boson propagator. The results agree perfectly at all values of the quartic coupling considered. Finally, the effect of a heavy fourth generation of fermions on the upper and lower Higgs boson mass bound is studied. All numerical results presented in this work involve extensive finite volume analysis and an extrapolation to infinite volume is inevitable.

In dieser Arbeit wurden auf Substratoberflächen adsorbierte Polymermoleküle mit Rasterkraftmikroskopie (RKM) untersucht. Dabei war die Form der Moleküle (Konformation) von besonderem Interesse. Sie ist von zentralerer Bedeutung in der Polymerphysik und wird üblicherweise in Lösung und mit Streumethoden untersucht. Polymerkonformationen auf Oberflächen sind heutzutage noch wenig untersucht. Üblicherweise wird das Verhalten nach dem so genannten Wormlike-Chain Modell angenommen. Es basiert auf der Annahme, dass die Kettenbiegung nur aus thermischen Fluktuationen resultiert, so dass sich die Kettenform durch statistische Mechanik beschreiben lässt. Es wurden für verschiedene Modellsystem einzelne Moleküle hochaufgelöst abgebildet und die Konformation aus den Bildern bestimmt. Es hat sich gezeigt, dass die idealisierte Vorstellung des Wormlike-Chain Modells tatsächlich nur für wenige der untersuchten Systeme erfüllt ist. Abweichende Konformationen sind oft auffallend regelmäßig: entweder sinusartig mäandrierte oder spiralförmig gedrehte. Beide Charakteristika lassen sich aus dem Prozess der Adsorption erklären, was zeigt, dass die Moleküle auf dem Substrat immobil sind, so dass eine thermische Relaxation der Konformation verhindert ist. Konformtionen lassen sich mit RKM nicht nur beobachten, sondern auch gezielt verändern (Nanomanipulation). Für dendronisierte Polymere konnte so gezeigt werden, dass es einen glasartigen Zustand für das einzelne Molekül gibt. In diesem Zustand verhält sich das Molekül nicht mehr wie eine bewegliche Kette, sondern formstabil, ähnlich einem makroskopischen festen Körper. / In this work single polymer molecules adsorbed onto substrate surfaces were investigated by scanning force microscopy (SFM). The focus was on the shape (conformation) of the molecules, which is of central importance in polymer physics. It is commonly investigated in solutions and with scattering methods. Conformations on surfaces are only little investigated thus far. Often a behavior according to the so-called worm-like chain model is assumed. It is based on the assumption that chain bending results entirely from thermal fluctuations so that the overall chain shape can be described by statistical mechanics. For several model systems single molecules were imaged and the conformation was determined from the images. It was found that the idealistic wormlike chain behavior is only valid for a few systems. Deviations are often remarkable regular: either sine-like undulated or spiral wound. Both characteristics can be explained from the process of adsorption, indicating that molecules are immobile on the substrate so that thermal relaxation is inhibited. Conformations can not only be imaged using the SFM, but also changed in a defined way (nanomanipulation). Manipulation experiments with dendronized polymers the existence of a glassy state for the single polymer. In this state the molecule no longer behaves as a flexible chain but remains its shape, similar to a macroscopic solid body.