Köln, Univ., Diss., 2002. / Computerdatei im Fernzugriff.

Wuppertal, Universiẗat, Diss., 2003. / Erscheinungsjahr an der Haupttitelstelle: 2003.

Köln, University, Diss., 2002.

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In dieser Arbeit untersuche ich den Einfluss massiver Quantenfelder auf einen reinen de Sitter Hintergrund. Nach einer kurzen Zusammenfassung der neuesten Entwicklungen zu diesem Thema gebe ich eine Einführung in die klassische Geometrie von de Sitter Räumen. Darin behandle ich die physikalischen Eigenschaften und die verschiedenen Koordinatensysteme, die unterschiedliche Teile des de Sitter Raumes bedecken. Im anschließenden Kapitel wiederhole ich die Quantenfeldtheorie freier Skalarfelder auf gekrümmten Hintergründen im Allgemeinen und auf de Sitter im Speziellen. Hier gebe ich die Lösungen für die Modenfunktionen in geschlossenen und flachen Koordinaten an und diskutiere das Problem der richtigen Wahl des Vakuums auch im Hinblick auf die Eigenschaften der zugehörigen Green Funktionen. Da sich der Hintergrund für die Quantenfeldtheorie auf de Sitter mit der Zeitentwicklung ändert, verwende ich den in/in (Keldysh) Formalismus zur Berechnung von Observablen. Ich fasse den Formalismus zusammen und erläutere die für Rechnungen benötigten Methoden. Die Einführung des Wechselwirkungspotentials und der Feynmanregeln für Wechselwirkungsdiagramme bilden schliesslich den Abschluss des einleitenden Teils. Mit Hilfe des effektiven Potentials für das reskalierte Skalarfeld zeige ich, dass jede Theorie mit ungeraden Wechselwirkungspotentialen Probleme mit der Stabilität des freien Vakuums aufweist, falls der Skalenfaktor in der Vergangenheit verschwindet. Dies ist auch ein Argument, auf de Sitter die globalen Koordinaten anstelle der flachen zu verwenden, da sie im Gegensatz zu diesen den ganzen Raum bedecken und der Skalenfaktor nur einen nicht verschwindenden Minimalwert annimmt. Ich beweise weiterhin, dass aus der Betrachtung der Vakuumpersistenz kein Einwand gegen Wechselwirkungen auf de Sitter folgt, da die resultierende Entwicklung immer unitär ist, falls die Kopplung klein genug gewählt wird. Für die Schleifenkorrekturen zum Keldyshpropagator in globalen Koordinaten ergeben meine Berechnungen keine problematischen Divergenzen. Insbesondere finde ich keine Divergenz, die es verbietet, den adiabatischen Limes in Berechnung zu nehmen, was den Ergebnissen von Polyakov und Krotov widerspricht. Zusammen- fassend ist meine Schlussfolgerung, dass die wechselwirkenden Quantenfelder zu keinen offensichtlichen Instabilitäten des de Sitter Hintergrundes führen. / In this work I discuss the influence of interacting massive quantum fields on a pure de Sitter background. After a short review of recent developments on the topic, I give an introduction to the classical geometry of de Sitter. I discuss the physical properties and the different coordinate charts covering parts of de Sitter. In the next chapter I recapitulate free quantum fields on curved backgrounds in general and on de Sitter in particular. Subsequently I give the solutions to the mode equation for closed and flat coordinates and cover the problem of the correct choice of the vacuum also with respect to the properties of the corresponding Green function. As the background for quantum field theory on de Sitter is changing with time I use the in/in (Keldysh) formalism to calculate observables. I review this formalism and give the mathematical tools to perform calculations. The introduction of the interaction potential and the Feynman rules for interaction diagrams concludes the introductory part. Using the effective potential for the rescaled field, I show that any theory with odd interaction potential has problems with the stability of the free vacuum on a dynamic background if the scale factor vanishes in the early past. In particular this is one argument for using the global closed coordinate chart on de Sitter instead of the flat one covering only half of de Sitter. I also prove that from the vacuum persistence there is no objection to taking interactions on de Sitter, i.e. the resulting evolution is unitary for small enough coupling. For the loop corrections to the Keldysh propagator in global coordinates I calculate no problematic divergence, especially I find no divergence prohibiting the adiabatic limit in calculations in contrast to Polyakov and Krotov’s result. Summarizing, this shows that there is no obvious instability of the de Sitter background inferred by interacting quantum fields.

Germanium detectors are a choice technology in fundamental research. They are suitable for the search for rare events due to their high sensitivity and excellent energy resolution. As an example, the GERDA (GERmanium Detector Array) experiment searching for neutrinoless double beta decay is described. The observation of this decay would resolve the fundamental question whether the neutrino is its own antiparticle. Especially adapted detector technologies and low background rates needed to detect very rare events such as neutrinoless double beta decays are discussed. The identification of backgrounds originating from the interaction of radiation, especially alpha-particles, is a focus of this thesis. Low background experiments face problems from alpha-particles due to unavoidable surface contaminations of the germanium detectors. The segmentation of detectors is used to obtain information about the special characteristics of selected events. The high precision test stand GALATEA was especially designed for surface scans of germanium detectors. As part of this work, GALATEA was completed and commissioned. The final commissioning required major upgrades of the original design which are described in detail. Collimator studies with two commercial germanium detectors are presented. Different collimation levels for a beta-source were investigated and crystal axis effects were examined. The first scan with an alpha-source of the passivated end-plate of a special 19-fold segmented prototype detector mounted in GALATEA is described. The alpha-induced surface events were studied and characterized. Crosstalk and mirror pulses seen in the segments of the germanium detector were analyzed. The detector studies presented in this thesis will help to further improve the design of germanium detectors for low background experiments. / Germaniumdetektoren eignen sich für die Suche nach sehr seltenen Ereignissen, da sie aufgrund ihrer hohen Sensitivität und hervorragenden Energieauflösung geringe Mengen von Radioaktivität nachweisen können. Germaniumdetektoren finden daher zum Beispiel Anwendung beim GERDA (GERmanium Detector Array) Experiment, welches sich mit der Suche nach dem neutrinolosen doppelten Betazerfall beschäftigt. Die Beobachtung dieses Zerfalls würde die fundamentale Frage beantworten, ob das Neutrino sein eigenes Antiteilchen ist. Die experimentelle Voraussetzung zum Nachweis von sehr seltenen Ereignissen wie dem neutrinolosen doppelten Betazerfall sind niedrige Untergrundraten und speziell angepasste Detektortechnologien. Das GERDA Experiment sowie Methoden zur Untergrundminimierung werden vorgestellt. Unvermeidbare Oberflächenkontaminationen von Germaniumdetektoren erzeugen einen zusätzlichen intrinsischen Untergrund. Im Besonderen werden Oberflächenereignisse, die durch die Wechselwirkung von alpha-Teilchen, entstehen im Rahmen dieser Arbeit diskutiert. Eine spezielle Segmentierung der Detektoren liefert zusätzliche Informationen zur Unterscheidung von Signal und Untergrundereignissen. Ein eigens zur Untersuchung von Oberflächenereignissen entwickelter Hochpräzisionsteststand, GALATEA, wurde im Rahmen dieser Arbeit vollständig in Betrieb genommen. Die Inbetriebnahme der Apparatur erforderte umfangreiche Umbaumaßnahmen und die Implementierung zusätzlicher Komponenten. In der Vorbereitung wurden auch Kollimatorstudien an zwei kommerziellen Germaniumdetektoren durchgeführt. Das Kollimationsverhalten sowie Kristallachseneffekte wurden untersucht. Die Oberfläche eines speziell 19-fach segmentierten Prototyp-Detektors wurde erstmalig in GALATEA mit einer alpha-Quelle abgetastet. Oberflächennahe Ereignisse wurden untersucht und charakterisiert. Die hier vorgestellten Detektorstudien dienen der Untersuchung und Charakterisierung von Germaniumdetektoren. Die daraus gewonnenen Resultate können nützlich für die Identifizierung von Untergrundereignissen im GERDA Experiment sein oder generell Anwendung in Experimenten finden, die Germaniumdetektoren verwenden.

Die Untersuchung der Moduli Räumen von N = (2,2) Superkonformen Feldtheorien und der allgemeineren N = (2,2) Supersymmetrischen Quanten Feldtheorien ist ein langjähriges und vielseitiges Forschungsgebiet. Diese Dissertation konzentriert sich auf gewisse allgemeine Aspekte des erwähnten Studiums, und stellt Entwicklungen von allgemeinen Methoden im Rahmen der Topologischen String Theorie dar. Die vorliegende Arbeit besteht aus zwei Teilen. Der erste Teil befasst sich mit Aspekten der geschlossenen Topologischen String Theorie und kulminiert in den Inhalt von [52], wo die geometrische Struktur der Topologischen anti-Topologischen Moduli Räumen von N = (2, 2) Superkonformen Feldtheorien mit Zentral Ladung c = 9, angesichts eines allgemeinen Quantisieung-Rahmens [31, 32] wiederentdeckt wird. Aus dieser Sichtweise erhält man, als Spezialfall, eine klare Einsicht der “holomorphic anomaly equation” von [6]. Diese Arbeit könnte als eine natürliche Erweiterung von früheren Untersuchungen in ähnlicher Richtung betrachtet werden, insbesondere vom grundlegenden Artikel [104]. Der zweite Teil befasst sich mit Aspekten der Untersuchung der Offenen und Geschlossenen Moduli Räumen von Topologischen Konformen Feldtheorien auf Genus Null. Insbesondere, ist hier eine Exposition von [13] enthalten, wo allgemeine Resultate über die Klassifizierung und Berechnung von “bulk-induced” Deformationen von Offenen Topologischen Konformen Feldtheorien erhalten wurden. Letzteres wurde durch eine kohärente algebraische Methode erreicht was sich auf den definierenden L∞ und A∞ beteiligten Strukturen bezieht. Teilweise ist die letztere Untersuchung auf beliebige Affine B-twisted Landau Ginzburg Modelle beschränkt. Nachfolgend wird weitere originelle Arbeit dargestellt was die Topologische String-Feld-Theoretische Struktur von B-twisted Landau Ginzburg Modellen vollendet. Insbesondere wird eine “off-shell” Erweiterung der Kapustin-Li Formel von [41, 49] gegeben. Diese “off-shell” Formel bezeichnet einen konsolidierenden Baustein der algebraischen Herangehensweise zur Berechnung des Effektiven Superpotentials von B-twisted Affine Landau Ginzburg Modellen, und kann damit als eine natürliche Entwicklung von der grundlegenden Arbeit [12] betrachtet werden. / The study of moduli spaces of N = (2, 2) superconformal field theories and more generally of N = (2, 2) supersymmetric quantum field theories, has been a longstanding, multifaceted area of research. In this thesis we focus on certain selected general aspects of this study and develop general techniques within the framework of topological string theory. This work is naturally divided into two parts. The first is concerned with aspects of closed topological string theory, and culminates with the content of [52], where the geometrical structure of the topological anti-topological moduli spaces of N = (2,2) superconformal field theories with central charge c = 9 is rediscovered in the light of quantization, within a general framework ([31, 32]). From this point of view, one thus obtains, as a special case, a clear understanding of the holomorphic anomaly equation of [6]. This work can be viewed as a natural continuation of earlier studies in the same direction, most notably the seminal paper [104]. The second part is concerned with aspects of the study of the open and closed moduli space of topological conformal field theories at genus zero. In particular, it contains an exposition of [13], where general results on the classification and computation of bulk- induced deformations of open topological conformal field theories were obtained from a coherent algebraic approach, drawing from the defining L∞ and A∞ structures involved. In part, the latter investigation is restricted to arbitrary affine B-twisted Landau Ginzburg models. Subsequently, further original work is presented that completes the topological string field theory structure of B-twisted Landau Ginzburg models, providing in particular an off-shell extension of the Kapustin-Li pairing of [41, 49]. This off-shell pairing constitutes a consolidating building block in the algebraic approach to the computation of the effective superpotential of B-twisted affine Landau Ginzburg models pioneered in [12].

We present a study of the galaxy populations in massive galaxy clusters selected by their Sunyaev–Zel’dovich Effect (SZE) signatures. Selection via the SZE is approximately mass- limited where the mass limit varies only slightly with redshift, making it an ideal selection method for studying the evolution of the galaxy content of clusters. We begin by introducing the SZE, the South Pole Telescope (SPT), and the larger research project in which this Thesis is embedded. We then present the core galaxy population studies of this Thesis. In Chapter 3, we present the first large-scale follow-up of an SZE-selected galaxy cluster sample. Of 224 galaxy cluster candidates in the sample, we optically confirm 158 clusters and measure their photometric redshifts. We find a redshift range of 0.1

In dieser Arbeit wird ein schnelles Strahlungsmodell im sichtbaren Spektralbereich erstellt. Ausgehend vom von einem meteorologischen Modell berechneten Zustand der Atmosphäre ergibt dieses Strahlungsmodell die Strahldichte am oberen Rand der Atmosph äre, die ein Satellit messen würde, wenn die Atmosphäre tatsächlich so aussehen würde (synthetisches Satellitenbild). Der Vergleich mit einem tatsächlichen Satellitenbild gibt Hinweise über mögliche Fehler des meteorologischen Modells. Mehrere Forschungsrichtungen werden in dieser Arbeit untersucht. Das Endprogramm (pastat) basiert weitgehend auf Look-Up Tables. Eine Erweiterung der Eddington-Approximation bis auf die dritte Ordnung wird verwendet, um die azimutal gemittelte Strahldichte zu berechnen. Ein Ansatz mit 16 statistisch bestimmten Parametern bringt die notwendige azimutale Abhängigkeit. Das Genauigkeitskriterium für das zu erstellende Strahlungsmodell ist ein relativer Fehler der Re�ektivität unter 10% oder ein absoluter Fehler unter 0.02. Die Erfolgsrate von pastat hängt stark vom Sonnenzenitwinkel ab. Der mittlere relative Fehler von pastat ist eine Gröÿenordnung höher als der von den meisten vorhandenen schnellen Strahlungsmodellen im Infraroten. Im Sichtbaren bringt der Mehrfachstreuterm der Strahlungstransportgleichung nämlich eine erhebliche zusätzliche Erschwernis im Vergleich zum Infraroten. Jedoch wird das Erfolgskriterium in fast allen Fällen von pastat eingehalten. Somit erlaubt dieses Verfahren, Modellfehler auf 10% Genauigkeit zu detektieren. pastat ist das erste schnelle Strahlungsmodell im sichtbaren Spektralbereich für wolkige Atmosphären.