Kandidatexamensarbeten 2018

Fysik

Samordnare:

Pär Olsson (polsson@kth.se)FysikinstitutionenAlbaNova (C3:3009)0737-650538

Jack Lidmar (jlidmar@kth.se)FysikinstitutionenAlbaNova (A4:1081)0737-652021

ProjektlistaA1) Var är neutronstjärnan efter Supernova 1987A?

A2) Gamma-ray Bursts and the DREAM model

A3) Studier med Mini-EUSO experimentet för ISS

S1) Cirkadisk rytm

S2) Skjuvförtunning

S3) Aktiva Brownska mikrosimmare

S4) Att simma vid lågt Reynoldstal

S5) Protein folding

Q1) Hofstadter butterfly

Q2) Kvant-periodiska potentialer

Q3) Casimireffekten i två dimensioner

Q4) Visualisering av kvanttillstånd med Wignerfördelningen

Q5) Kvantalgoritmer

Q6) Friction in quantum mechanics

M1) Fermi arc surface states in thin film Weyl semimetals

M2) Demagnetiseringseffekter

M3) Antimateria som materialprob

M4) Strålningsinducerad extrem kompression

M5) Crystallization of iron in the Earth

M6) Metastability and new materials

H1) Modeller för pentakvarkar

H2) Mikheyev–Smirnov–Wolfenstein-effekten

N1) Bygg en detektor för mikrodosimetri med en 3D-skrivare

N2) Nuclear physics for charged particle therapy/hadron therapy

N3) Co-array Fortran Lanczos solver for nuclear many body problems

Projekt 2018

A1) Var är neutronstjärnan efter Supernova 1987A?Handledare: Josefin Larsson (josla@kth.se) & Dennis Alp

För 30 år sedan nåddes jorden av ljuset från SN 1987A belägen i det Stora magellanska molnet, vilket gjorde SN 1987A till den närmsta observerade supernovan på över 300 år. Bilden av supernovan nedan har nyligen tagits med Hubbleteleskopet. Projektet är ganska dynamiskt och det finns många spännande aspekter att studera. I resterna av den exploderade stjärnan förväntar man sig finna en neutronstjärna som ännu inte observerats och det primära förslaget är därför att detaljanalysera röntgenobservationer från rymdteleskopet Chandra.

Projektet utgörs främst av data/bildanalys och genomförs med hjälp av Python (framför allt numpy och Astropy).

Mer läsning: http://www.popularastronomi.se/wp-content/uploads/2017/09/2017_3_sn1987a.pdf

A2) Gamma-ray Bursts and the DREAM modelHandledare: Josefin Larsson (josla@kth.se) & Björn Ahlgren

Gamma-ray bursts (GRBs) are the most extreme explosions in the Universe and are believed to be the result of compact object binary mergers (such as colliding neutron stars) and a particular type of supernovae. These events were discovered by chance in the 60’s by American spy satellites and have puzzled scientists ever since. Particularly the origin of the so called prompt emission, the early onset of high-energy gamma radiation, remains an open question in today’s research.

GRBs are mainly studied by considering their electromagnetic spectra, i.e. how the detected photon flux varies as a function of energy, and trying to describe it in the context of some physical model. Here at KTH we have developed such a model, called DREAM (Dissipation with Radiative Emission as A table Model), which tests a specific physical scenario known as the internal shock scenario.

The aim of the project is to use the DREAM model to describe one or several GRBs and consider the physical implications of the description.

The project involves:• Familiarising yourself with GRBs, including some of the basic theory such as the fireball model and internal shocks• Preparing data from the Fermi GBM telescope for analysis• Using Xspec or other fitting software to numerically fit the DREAM model to the data• Interpreting the results

No particular skill set is required a priori, but a familiarity with python and/or bash would likely be helpful. The first part involves reading and understanding the underlying theory. The middle part contains light programming and statistical data analysis. The last part involves using the previously acquired knowledge of the theory to compare the results with the what’s-what in the field.

This provides an excellent opportunity to be a part of real and ongoing research in the field of astrophysics!

References/recommended reading:https://imagine.gsfc.nasa.gov/science/objects/bursts1.html

Projekt 2018

A3) Studier med Mini-EUSO experimentet för ISSHandledare: Christer Fuglesang (cfug@kth.se) & Francesca Capel

Mini-EUSO är ett instrument som ska skickas upp till den internationella rymdstationen ISS i slutet av 2018. Huvudsyftet är att testa teknologi och metod för framtida stora experiment som ska studera extremt hög-energetisk kosmisk strålning genom att detektera den UV-strålning dessa orsakar i atmosfären. Mini-EUSO är inte tillräckligt känslig för detta men kan ändå göra en del experimentell vetenskap, bland annat detektera meteorer och studera atmosfäriska blixtar på hög höjd, s.k. ”transient luminous events” (TLE). En viktig uppgift är att förstå bakgrunden av UV-ljus från jorden nattsida. Instrumentet är i stort sett färdigbyggt och test-data tas med det under hösten.

Ett KEX erbjuds för att analysera test-data och ge en förståelse för hur bra instrumentet verkligen är. Hur känsligt är det? Hur uniformt? Mini-EUSO har totalt 2304 kanaler och de behöver interkalibreras.Ett möjligt alternativt KEX vore att utveckla vidare simuleringsstudier av hur vi kommer att kunna studera meteorer med Mini-EUSO. Ett arbete som påbörjades med ett KEX undet VT17. Specifika frågor är hur många meteorer kan man förväntas sig? Hur starka måste de vara för att kunna observeras? Testa algoritmer för att hitta meteorer i framtida data från ISS.

S1) Cirkadisk rytmHandledare: Jack Lidmar (jlidmar@kth.se)

I stort sett alla organismer innehåller någon form av biologisk klocka, och upptäckten av de molekylära mekanismerna som styr denna sk cirkadiska rytm belönades precis med Nobelpriset i fysiologi eller medicin (2017). I detta projekt studeras enkla modeller av gennätverk med återkoppling som ger upphov till oscillationer, t ex den sk represselatorn. Formulera och simulera en matematisk modell av detta och undersök egenskaper såsom stabilitet och synkronisering.

S2) SkjuvförtunningHandledare: Berk Hess (hess@kth.se)

I Newtonska vätskor är de viskösa spänningarna proportionella mot den lokala töjningshastigheten och således är viskositeten konstant. Många vätskor är dock icke-Newtonska. Exempel är färg, polymersmältor och lösningar. Dessa uppvisar skjuvförtunning: viskositeten minskar med skjuvhastigheten. Detta orsakas av förändringar i konformationen av molekylerna framkallade av flödet. I detta projekt kommer du att mäta viskositeten hos en polymersmälta med hjälp av molekylärdynamiksimuleringar vid olika skjuvhastigheter och temperaturer. Förändringen i viskositeten kan sedan kopplas till konformationsförändringar, som observeras hos molekylerna. Beteendet kan jämföras med teoretiska beräkningar från litteraturen.Referens: R. H. Colby, D. C. Boris, W. E. Krause, and S. Dou, Shear thinning of unentangled flexible polymer liquids, Rheol. Acta 46, 569 (2007).

Referens: A synthetic oscillatory network of transcriptional regulators, M.B. Elowitz & S. Leibler, Nature 403, 335-338 (2000), http://dx.doi.org/10.1038/35002125

Projekt 2018

S3) Aktiva Brownska mikrosimmareHandledare: Mats Wallin (wallin@kth.se)

Aktiva simmare utför riktad Brownsk rörelse och drivs därför ut ur jämvikt, till skillnad från passiva Brownska partiklar som slumpvandrar och är i jämvikt. Aktiva simmare är vanligt i biologin, tex, E-coli (bilden). Genom att studera den aktiva rörelsen kan icke-jämviktsegenskaper i biofysik och för artificiella mikrosimmare analyseras. I projektet ska rörelsen modelleras och analyseras. Rörelsen modelleras med stokastiska differentialekvationer som ska lösas numeriskt. Effekter av komplexa omgivningar ska studeras.

S4) Att simma vid lågt ReynoldstalHandledare: Jack Lidmar (jlidmar@kth.se)

Bakterier och andra mikroorganismer simmar med andra tekniker än makroskopiska organismer, på grund av att tröghetskrafterna blir försumbara jämfört med den viskösa friktionskraften. Detta innebär att det s.k. Reynoldstalet blir mycket litet, där är hastigheten, viskositeten och en relevant längdskala, här längden på organismen. Studera och modellera enkla strategier för att åstadkomma en riktad rörelse under sådana förhållanden.

Referens: E.M. Purcell, Life at low Reynolds number, Am. J. Phys. 45, 3 (1977).

S5) Protein foldingHandledare: Lucie Delemotte (lucie.delemotte@scilifelab.se)

Folding is the process through which proteins and peptides acquire their characteristic three-dimensional structure, acquiring a conformation that is usually biologically functional. Protein misfolding is involved in neurodegenerative diseases such as Alzheimers. The folding process is sensitive to the environmental conditions, such as the ionic strength, the presence of detergents or the temperature. In this project, you will study the effect of a lipid membrane on peptide folding using large-scale molecular dynamics simulations. You will be able to compare the thermodynamic and kinetic properties of the different systems. The project will be carried out at SciLifeLab.

Reference: Protein folding kinetics and thermodynamics from atomistic simulation Piana et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA 109, 17845 (2012)

Projekt 2018

Q1) Hofstadter butterflyHandledare: Mats Wallin (wallin@kth.se)

År 1976 förutsade Hofstadter att elektroner i ett tvådimensionellt gitter i ett starkt magnetfält får ett kaotiskt energispektrum. Sedan dess har man letat efter denna effekt i experiment, men effekten är mycket svår att observera. Nyligen har Hofstadterspektrum hittats i grafen och i mikrovågledare. I projektet ska man sätta sig in i teorin och beräkna Hofstadterspektrat numeriskt.

Referens: J.G. Analytis, S.J. Blundell, and A. Ardavan, Landau levels, molecular orbitals, and the Hofstadter butterfly in finite systems, Am. J. Phys. 72, 613 (2004); http://www.mathematik.com/Hofstadter/

Q2) Kvant-periodiska potentialerHandledare: Tommy Ohlsson (tohlsson@kth.se)

Studera den numeriska matrismetoden för kvant-periodiska potentialer beskriven i den första referensen nedan. Använd metoden för att lösa andra problem med periodiska potentialer. Undersök också om det finns analytiska eller approximativa lösningar till problemen.

Referenser: F. Le Vot, J.J. Meléndez, and S.B. Yuste, Numerical matrix method for quantum periodic potentials, Am. J. Phys. 84 (6), 426 (2016); P.L. Pavelich and F. Marsiglio, The Kronig–Penney model extended to arbitrary potentials via numerical matrix mechanics, Am. J. Phys. 83 (9), 773 (2015); S. Gasiorowicz, Quantum physics, 3rd ed., Wiley (2003).

Q3) Casimireffekten i två dimensionerHandledare: Tommy Ohlsson (tohlsson@kth.se)

Casimireffekten är en fysikalisk kraft som uppstår från kvanteffekter mellan t.ex. två oladdade metallplattor, som placeras med några mikrometers avstånd ifrån varandra i vakuum. Härled Casimireffekten i två dimensioner och jämför resultatet med vad man får i tre och en dimension. Diskutera skillnader mellan Casimireffekten i en, två och tre dimensioner.

Referenser: G-L. Ingold and A. Lambrecht, Casimir effect from a scattering approach, Am. J. Phys. 83 (2), 156 (2015); M. van den Berg, The Casimir effect in two dimensions, Phys. Lett. A 81, 219 (1981); T. Ohlsson, Relativistic quantum physics, Cambridge (2011).

Projekt 2018

Q4) Visualisering av kvanttillstånd med WignerfördelningenHandledare: Jack Lidmar (jlidmar@kth.se)

Wignerfördelningen är en kvasisannolikhetsfördelning som kan användas som en alternativ representation för kvanttillstånd. Studera hur man kan beskriva och visualisera olika kvanttillstånd grafiskt med hjälp av Wignerfördelningen. Studera speciellt t.ex. koherenta tillstånd, s.k. tillplattade ("squeezed") tillstånd, och "makroskopiska" superpositioner.

Q5) KvantalgoritmerHandledare: Jack Lidmar (jlidmar@kth.se)

Kvantdatorer - datorer byggda på kvantmekaniska principer - kan (om eller när de i framtiden realiseras) lösa vissa speciella problem mycket snabbare än konventionella datorer. I det här projektet ska ni studera kvantalgoritmer, t ex Shor's algoritm för faktorisering, eller Grover's algoritm för sökningar och simulera dessa med en vanlig dator.

Q6) Friction in quantum mechanicsHandledare: Edwin Langmann (langmann@kth.se)

One important issue in quantum mechanics beyond the basic course is the effect of the environment on a quantum mechanical system. The Lindblad equation, one fundamental equation in this area, is named after Göran Lindblad, Professor emeritus at our department. The topic is fundamental in recent research on quantum information and quantum engineering.

The aim this project is to formulate and study a model for a new type of quantum friction discovered recently.

Reference: Z. Leghtas et. al., Science Vol 347 Issue 6223 (2015) 853-857

Referenser: M. Belloni, M.A. Doncheski, and R.W. Robinett,Wigner quasi-probability distribution for the infinite square well: Energy eigenstates and time-dependent wave packets, Am. J. Phys. 72, 1183 (2004); W.B. Case, Wigner functions and Weyl transforms for pedestrians, Am. J. Phys. 76, 937 (2008); A.K. Ekert and P. L. Knight,Correlations and squeezing of two‐mode oscillations, Am. J. Phys. 57, 692 (1989).

Referens: Undergraduate computational physics projects on quantum computing, A D. Candela, American Journal of Physics 83, 688-702 (2015); http://aapt.scitation.org/doi/abs/10.1119/1.4922296

Projekt 2018

M1) Fermi arc surface states in thin film Weyl semimetalsHandledare: Jens Bardarson (bardarson@kth.se)

Weyl semimetals are hosts to a condensed matter realization of the long-sought-after Weyl fermions. Their topological nature additionally leads to robust metallic surface states (Fermi arcs) in finite samples. In this project we will study the physics of these systems, focussing on Fermi arcs in thin films. The starting point is to understand the topological origin of the surface states in a continuum model, and then to numerically calculate them in a lattice model. Once the basic phenomenology is understood we will study the robustness of the Fermi arcs to coupling between the two surfaces in a thin film. Finally, if there is time we will study the effect of an applied magnetic field to the above physics.

References: B.A. Bernevig, It's been a Weyl coming, Nature Phys. 11, 698 (2015); A. Vishwanath, Viewpoint: Where the Weyl things are, Physics 8, 84 (2015); D. Bulmash and X.-L. Qi, Quantum oscillations in Weyl and Dirac semimetal ultrathin films, Phys. Rev. B 93, 081103(R) (2016).

M2) DemagnetiseringseffekterHandledare: Patrik Henelius (henelius@kth.se)

Normalt förväntar vi oss att en mätning av fundamentala storheter som värmekapacitet och kompressibilitet inte beror på formen av vårt materialprov. Ett bekant motexempel utgörs av magnetiseringen - ett avlångt prov blir i allmänhet mera magnetiserat än ett sfäriskt prov. Hur man beräknar formberoendet för den relaterade magnetiska susceptibiliteten är ett klassiskt problem, men i det har nyligen visat sig att mikroskopiska faktorer relaterade till gittret kan påverka susceptibiliteten. Inom detta projekt förväntas ni implementera fältberäkningar för ändliga magnetiska prov.

M3) Antimateria som materialprobHandledare: Pär Olsson (polsson@kth.se)

Antimateria, och speciellt positroner, kan användas som motor i en kraftfull karateriseringsteknik för material eftersom annihilationen av ett elektron-positron-par ger upphov till mycket karakteristiska gammastrålar. Genom koincidensmätning och uppfångning av båda gammorna kan man genom mätning av livstiden och rörelsemängdsdistributionen få reda på vad som finns i materialet. Metoden (positron annihilation spectroscopy – PAS) är särskilt känslig för vakanser (tomrum) i materilen. Genom att beräkna förväntade livstider för olika typer av defekter och kluster av defekter och lösningsatomer (eller orenheter) kan man med teorins hjälp starkt förbättra metoden analytiska förmåga.I det här projektet kommer vi simulera positroners livstid i metaller och jämföra med existerande experiment. Teorin vi kommer använda är tvåkomponents täthetsfunktionalteori.

Referens: Microscopic aspects of magnetic lattice demagnetizing factors, M. Twengström et al. Phys. Rev. Materials 1, 044406Demagnetizing factors for rectangular prisms, D.-X. Chen, E. Pardo, and A. Sanchez, IEEE Trans. Magn. 41, 2077 (2005).

Referens: F Tuomisto and I Makkonen, Rev. Mod. Phys. 85 (2013)1583.

Projekt 2018

M4) Strålningsinducerad extrem kompressionHandledare: Pär Olsson (polsson@kth.se)

När materia kommer i kontakt med högenergetisk strålning så skapas defekter i kristallgittren. Dessa defekter kan ge upphov till en mängd probem och orsaka försprödning, svällning och kryp, bland annat. I litteraturen har man studerat med enkla modeller hur atomer i gitter som utsätts för starka impulser kolliderar med sina grannar och skapar defekterna, men för de flesta solida material har detta inte genomförts med en god kvantmekanisk bas. I det här projektet kommer vi simulera den lokalt extrema kompression som uppstår när en partikel överför kinetisk energi till en atom i en kristall. Vi kommer undersöka vilken grad av sofistikering som krävs för den kvantmekaniska lösningsmodellen, inom ramen för täthetsfunktionalteori. Dessa studier kan användas för att förbättra vår kunskap om hur defekter skapas i material som befinner sig i strålningsmiljöer, som till exempel i ett kärnkraftverk, i en partikelaccelerator eller i rymden.

M5) Crystallization of iron in the EarthHandledare: Anatoly Belonoshko (anatoly@kth.se)

Inside the Earth at the depth of more than 5000 km liquid iron becomes solid due to high pressure. Seismology reveals that the growing crystals are preferentially oriented. It is still a mystery what makes these crystals to grow along a particular direction. You will simulate, using method of molecular dynamics and powerful parallel supercomputers, the process of crystallization of liquid iron under impact of the factors that act in the deep Earth interior at the boundary of the liquid and solid core.

M6) Metastability and new materials Handledare: Edwin Langmann (langmann@kth.se)

One famous example of metastability is diamond, which is a metastable form of carbon that will slowly but eventually transform into graphite. There are many more such metastable materials, and a new hot topic in condensed matter physics and material science is the search for thermodynamically stable such materials since such can have much better properties than stable materials. There is a need for a better theoretical understanding that can guide such search. In this project you study recent literature on the subject to try to identify relevant theoretical questions. The aim is to formulate a theoretical model that can improve todays situation where the search for useful metastable materials is mainly done by trial and error.

Reference: A.B. Belonoshko, N.V. Skorodumova, A. Rosengren, and B. Johansson, Elastic anisotropy of Earth inner core. Science 319, 797 (2008).

Reference: W. Sun et.al., The thermodynamics scale of inorganic crystalline metastability, Science Advances 2 (11), e1600225 (2017)

Projekt 2018

H1) Modeller för pentakvarkar Handledare: Tommy Ohlsson (tohlsson@kth.se)

Pentakvarkar är exotiska mesoner sammansatta av fem kvarkar. Den 13 juli 2015 rapporterade det experimentella samarbetet LHCb vid CERN existensen av pentakvarkstillstånd i sönderfall av en viss typ av baryon. Studera modeller för dessa partiklar i den existerande litteraturen och härled relevanta ekvationer. Beräkna numeriskt masspektrum för partiklarna i dessa modeller. Diskutera också dessa modeller i anknytning till standardmodellen för partikelfysik.

Referenser: H.J. Lipkin, New possibilities for exotic hadrons – anticharmed strange baryons, Phys. Lett. B 195, 484 (1987); BESIII Collaboration, M. Ablikim et al., Phys. Rev. Lett. 110, 252001 (2013); Belle Collaboration, Z.Q. Liu et al., Phys. Rev. Lett. 110, 252002 (2013); LHCb Collaboration, R. Aaij et al., Phys. Rev. Lett. 115, 072001 (2015).

H2) Mikheyev–Smirnov–Wolfenstein-effektenHandledare: Tommy Ohlsson (tohlsson@kth.se)

Studera fenomenet neutrinooscillationer i materia. Härled den s.k. MSW-effekten och diskutera i vilka experimentella sammanhang, som den är väsentlig. Illustrera med några exempel där den är av avgörande betydelse.

Referenser: C.W. Kim and A. Pevsner, Neutrinos inphysics and astrophysics, Harwood Academic (1993); C. Giunti and C.W. Kim, Fundamentals of neutrino physics and astrophysics, Oxford (2007).

N1) Bygg en detektor för mikrodosimetri med en 3D-skrivareHandledare: Torbjörn Bäck (back@kth.se)

Dosimetrar för joniserande strålning, tex jonisationskammare eller proportionalräknare används idag inom ett stort antal dicipliner, tex för diverse medicinska tillämpningar. Nya framsteg, framförallt inom halvledareteknologin ger idag helt nya möjligheter att bygga mycket små detektorer för dosimetri, tex matriser med många gasfyllda detektorer på en liten yta. Området mikrodosimetri fokuserar speciellt på hur den deponerade energin i en mikroskopisk volym från inkommande strålningskvanta fördelar sig statistiskt och sådana mätningar är viktiga bla. för att undersöka hur olika strålningskvaliteter påverkar biologisk vävnad. Ett sätt att simulera en mikroskopisk mätvolym med en makroskopisk detektor är att minska detektorvolymens densitet.

I detta projekt ska studenterna undersöka möjligheten att bygga en detektor (jonisationskammare), ämnad för mikrosodimetri, med hjälp av en 3D-skrivare. Detta tillämpningsområde för 3D-skrivare är nytt och nästan helt outforskat. Genom att kombinera isolerande och ledande plastmaterial i 3D-skrivaren så finns det stor potential att snabbt skriva ut detektorer med olika storlek och form. En prototypedetektorn ska designas och byggas av studenterna och olika materiallösningar ska undersökas och utvärderas. Tester av detektorn kan utföras på KTH och/eller i samarbete med strålsäkerhetsmyndigheten i Stockholm.

Projekt 2018

N2) Nuclear physics for charged particle therapy/hadron therapyHandledare: Chong Qi (chongq@kth.se)

The use of charged particles like proton and heavier ions (helium, carbon, ...) in cancer/tumor therapy is one of many highly successful applications of physics in medicine. Its advantage over the traditional treatments with photons or electrons lies in its effcient end precise irradiation of the tumor thanks to the sharp “Bragg peak” at the end of the charged particle range which makes it possible to irradiate cancer tumors with much higher dose without detrimental effects on the surrounding healthy tissues. Proton therapy was proposed as early as 1946. The first treatments were performed in nuclear physics labs at Berkeley and Uppsala in 1950s. Since then, the The Swedberg Laboratory in Uppsala has continued to provide proton therapy for a limited range of special cases suitable for treatments with a single beam of relatively low energy. Nowadays, full-scale facilities with a wide range of energies and precision rotating gantries are developing around the world and the number of treatments has increased dramatically in the past few years. In particular, the Skandion Clinic (Skandionkliniken) in Uppsala, Sweden is operating since 2015 which makes Sweden the first Nordic country with a full-scale facility for proton treatments. Despite its well proven effciency one has to be aware that the effectiveness of the hadron therapy treatment can be influenced by the limited understanding of the nuclear reactions involved and the underlying nuclear interactions. In this project the students are expected to get an overview on nuclear physics in hadron therapy and understand the uncertainties in relation to dosimetry and particle stopping, nucleus-nucleus

N3) Co-array Fortran Lanczos solver for nuclear many body problems Handledare: Chong Qi (chongq@kth.se)

The goal of this project is to develop an advanced co-array fortran (CAF) Lanczos computer program for solving nuclear and general many-body problems. The Lanczos method is the primary algorithm used to solve very large symmetric eigenvalue problems and is used in many fields of quantum physics (as well as in computer sciences). The method has been implemented in our configuration interaction models and nuclear exact pairing models. The code runs on the supercomputer Beskow at KTH and is parallized using MPI and openMP which are actually quite awkward to implement for an non-expert. CAF is a new parallel processing feature and is part of the new Fortran-2008 standard. It works on both distributed-memory and shared-memory systems. And we hope it can offer a simple way to parallize the Lanczos program. To our knowledge very few CAF algorithms have been developed so far. An efficient and easy to use CAF lanczos solver will be a very important and useful contribution to the many-body physics community.

Our primary goal for this project will be to use the program to be developed to solve the nuclear pairing Hamiltonian. Typically the BCS approximation

reactions and the fragmentation cross sections. Using information available in scientific data bases and in the literature the students will identify the key reaction cross-sections and secondary particle (neutron or charged particle) distributions where experimental data and theoretical frameworks need to be updated. Test experiments at the Skandion clinic will be discussed in collaboration with the Skandion clinic team. The students will also become acquainted with and learn to run existing Monte Carlo simulation codes (The GEANT4 CERN software and other packages).

is used which may become problematic in relation to the fact that the number of particles is not conserved. The Lanczos approach offers a simple way to get the exact solutions of the pairing Hamiltonian. A typical Lanczos algorithm requires sparse matrix-vector operations. That will be the key part to be parallized with CAF. The code to be developed will also be useful in solving many other many-body problems.