Das Wechselspiel Hydrothermaler und Tektonischer Prozesse an (Ultra)Langsam Spreizenden Mittelozeanischen Rücken

Mid-ocean ridges mark the boundary between divergent tectonic plates, where only a relatively thin brittle lithosphere separates the hot, ductile mantle from the overlying ocean. This unique environment fosters complex interactions among magmatism, tectonic faulting, and hydrothermal circulation within the newly formed seafloor. At slow- and ultraslow-spreading ridges with limited melt supply from the mantle, large, long-lived detachment faults are common, often associated with diverse hydrothermal activity. These systems, which have become a focus of recent research, are the expression of intricate hydro-tectono-magmatic feedbacks. In this thesis, numerical models, ideally suited for unraveling such complex systems, are employed to address unresolved questions about detachment faulting: What governs the subsurface thermal structure, and how does it influence the initiation and persistence of detachment faults? Do these faults merely provide a geometric framework for hydrothermal circulation, or do thermal, hydraulic, and chemical feedbacks actively shape fault evolution? Building on existing codes, this work presents a refined model to simulate lithosphere faulting, melt emplacement and hydrothermal activity around active fault zones. Two case studies highlight detachment fault dynamics: (1) the magma-poor section of the Southwest Indian Ridge at 64°E, where alternating "flip-flop" detachment faults create large axis-parallel ridges, and (2) the oceanic core complex at 13°30'N on the Mid-Atlantic Ridge, where the domed shear plane of a detachment fault hosts a series of hydrothermal ore deposits. In the first study, hydrothermal cooling within the fault zone is parametrized to investigate the interplay with magmatic sill intrusions and how thermal and rheological effects control flip‐flop detachment faulting. The second study examines fluid circulation patterns and high-temperature hydrothermal venting around an active detachment to understand the location of large seafloor sulfide deposits at oceanic core complexes. Our models contribute to a more comprehensive understanding of oceanic detachment faulting and the associated hydro-tectono-magmatic feedbacks. For instance, large-scale hydrothermal cooling of the active fault zone modifies the subsurface temperature structure and can impact the location of melt accumulation. In turn, location and intensity of footwall magmatism control detachment termination by triggering new fault formation. This feedback applies even in magma-poor settings, where magmatic heat may be insufficient to sustain high-temperature venting. In the second case study, vent field locations and estimates of sulfide accumulation rates indicate significant redirection and focusing of fluid flow below and within the detachment fault zone, controlled by fault zone permeability, heat source distribution, seafloor relief, and interaction of hydrothermal plumes. This leads to the hypothesis that the concave geometry of core complexes confines circulation within the footwall, promoting high-temperature venting around the core complex, whereas elongated fault zones of flip-flop detachments divert fluids to neighboring magmatic segments, explaining reduced hydrothermal venting. In addition to these insights, this work provides the first open-access version of our numerical model and paves the way for future studies, for example, on the role of the 3-D fault zone structure and coupled hydro-thermo-mechanical feedbacks of fluid-rock interactions on detachment faulting.Mittelozeanische Rücken markieren die Grenze zwischen divergierenden tektonischen Platten und nur eine relativ dünne spröde Lithosphäre trennt dort den heißen, duktilen Erdmantel vom darüberliegenden Ozean. Diese einzigartige Umgebung ermöglicht ein vielfältiges Wechselspiel zwischen Magmatismus, tektonischen Brüchen und hydrothermaler Zirkulation innerhalb des neu entstehenden Meeresbodens. An langsam spreitzenden Rücken mit geringem Schmelzbudget treten häufig große, langlebige Abscherungen (Detachments) in Verbindung mit vielfältiger hydrothermaler Aktivität auf. Diese komplexen hydro-tektono-magmatischen Systeme sind zunehmend in den Fokus der Forschung gerückt sind. Mit Hilfe von Computermodellen werden in dieser Arbeit folgende Fragen thematisiert: Was bestimmt die thermische Struktur des Untergrundes und wie beeinflusst sie die Entstehung und Dauer von Detachments? Dienen Störungszonen lediglich als geometrischer Rahmen für hydrothermale Zirkulation, oder prägen thermische, hydraulische und chemische Rückkopplungen aktiv deren Entwicklung? Aufbauend auf bestehenden Codes wird in dieser Arbeit ein verfeinertes Modell vorgestellt, um Bruchprozesse in der Lithosphäre, magmatische Schmelzen und hydrothermale Aktivität zu simulieren. Zwei Fallstudien beleuchten die Dynamik von Detachments: (1) der magma-arme Abschnitt des Südwestindischen Rückens bei 64°E, wo "Flip-Flop" Detachments wechselnder Orientierung gewaltige Kämme senkrecht zur Spreizungsrichtung bilden, und (2) der ozeanische Kernkomplex bei 13°30'N am Mittelatlantischen Rücken, wo eine Reihe hydrothermaler Erzablagerungen entlang der gewölbte Scherfläche eines Detachments identifiziert wurden. In der ersten Studie wird der hydrothermale Kühleffekt innerhalb der Störungszone parametrisiert, um das Zusammenspiel mit magmatischen Intrusionen und die sich daraus ergebenden thermischen sowie rheologischen Einflüsse auf Bruchprozesse zu untersuchen. Die zweite Studie analysiert Strömunsbahnen von Porenwasser um ein aktives Detachment, um die Fundorte großer Sulfidlagerstätten auf dem Meeresboden zu erklären. Unsere Modelle resultieren in einem umfassenderen Verständnis der Dynamiken von ozeanischen Detachments. Hydrothermale Kühlung der aktiven Störungszone modifiziert die thermische Struktur des Untergrunds und beeinflusst so die Position von Schmelzansammlungen. Umgekehrt kontrollieren Position und Intensität des Magmatismus die Entstehung neuer Brüche und damit das Ende eines Detachments, selbst in magma-armen Umgebungen, wo die magmatische Wärme nicht für hochtemperierte hydrothermale Aktivität ausreicht. Die zweite Fallstudie zeigt anhand der Lage hydrothermaler Schlotfelder und Abschätzungen von Sulfidablagerungssraten, dass eine signifikante Umlenkung und Fokussierung des Wasserflusses unter- und innerhalb der Störungszone stattfindet. Kontrolliert wird dies von deren Permeabilität, der Verteilung von Wärmequellen, der Meeresbodentopographie sowie Interaktionen zwischen hydrothermalen Strömungen. Dies führt zu der Annahme, dass Detachments mit gewölbter Geometrie wie bei Kernkomplexen die hydrothermale Zirkulation darunter abschirmen und fokussieren, während die länglichen Störungszonen von Flip-Flop Detachments das Ableiten der Strömung hin zu benachbarten magmatischen Regionen erlauben. Neben diesen Erkenntnissen liefert diese Arbeit die erste frei zugängliche Version unseres numerischen Modells und diskutiert mögliche zukünftige Forschungsfragen, beispielsweise zur Rolle der 3-D Struktur von Störungszonen auf Strömungsmuster oder zu Rückkopplungen durch Fluid-Gestein-Interaktionen in Störungszonen

Test Beam Studies of Prototype Module and Test Measurements of MaPSA for The CMS Outer Tracker Phase-2 Upgrade

This thesis presents contributions to key aspects of the CMS Outer Tracker upgrade, including both 2S and PS module development. The first part focuses on the assembly and characterization of prototype 2S modules, with a sensor thickness of 240μm. The 2S prototype module demonstrated excellent performance, as validated through electrical and beam tests conducted at DESY, achieving a particle detection e ciency above 99.9% and a stub detection e ciency exceeding 99.7%. Beam tests also confirmed the design concept for discriminating low transverse momentum tracks, showing agreement with expectations. The second part focuses on the development of a test stand for the quality assurance of the Macro Pixel Sub-Assembly (MaPSA), a main component of the PS module. Established to support the production of over 1250 PS modules at DESY, the test stand facilitates the testing and grading of MaPSAs. A comprehensive electrical testing workflow was implemented, including current measurements, pixel functionality tests, bump bonding evaluations, and threshold equalization. The threshold equalization procedure was opti- mized to achieve precise alignment of pixel responses, minimizing the risk of misclassifying untrimmable pixels. Through successful evaluations of prototype MaPSAs, the test stand has demonstrated its reliability and readiness for the production phase

Searches for new physics in final states with multiple top quarks with the ATLAS detector and upgrade of the ATLAS tracking detector

The Standard Model's known limitations drive the search for new physics, a major focus of modern experimental particle physics. This thesis presents two searches for Beyond the Standard Model physics in the four-top-quark final state at the ATLAS experiment. The first search focuses on final states with a single lepton. The mass of the resonance is explicitly reconstructed by using the products of its fully-hadronic decay. The presence of the signal is investigated both for a simplified vector top-philic boson model, and without model dependence by identifying localized deviations in data compared to the background. The data was found to be compatible with the background-only hypothesis, and exclusion limits were set. The second search investigates final states with at least two reconstructed leptons with the same-sign electric charge. This thesis presents the algorithm for reconstruction of the resonance in this final state and shows its potential application for obtaining model-independent results for final states with multiple leptons. Before the next LHC phase, the current ATLAS tracking detector will be replaced by a new one, called the ITk. The outer part of the ITk is made using silicon strip sensors, and in the forward regions the tracking is performed in the endcaps. This thesis describes the work on production and quality control of ITk silicon strip endcap modules, the single sensitive units in the ITk strip endcaps. A tool for monitoring module production is presented, which allows to identify deviations in the production process in time and quickly mitigate them in order to ensure excellent quality of the produced modules. The most demanding module quality control step is thermal cycling, requiring a specific setup and dedicated software, both of which are described in this work

Advancing Molecularly Imprinted Polymer Nanoparticles for High-Mass Biomolecular Templates

The field of nanomedicine continues to grapple with ever-challenging precise targeting of diseased cells, especially cancerous cells, while aiming to enhance therapeutic efficacy. Ineffective biodistribution throughout the body, extending toxicity to otherwise healthy cells, non-specific distribution with potential uptake by the phagocyte system, and or clearance by the kidney are some of the major challenges of targeting. When nanoparticles NP (loaded with drugs for targeting in nanomedicine) are introduced into the bloodstream through intravenous injection, the components of blood immediately surround them, leading to the formation of the protein corona. The formed protein corona masks the NP's surface and obscures it from directly interacting with the target cells. Besides, some proteins in the corona can trigger uptake by immune cells. In this research molecular imprinting technique is utilized to synthesize NPs with high specificity only to certain types of molecules. Further, this research was inclined towards extending the applicability of the technique to more complex polymer templates. This research offers a dual-purpose approach to remedying the challenges linked to imprinting larger molecules while also striving to enhance targeting efficacy. The goal of the research was to bridge the gap between synthetic identity and biological identity in molecular imprinting – an insight that is useful in enhanced targeting efficacy. To demonstrate this concept, this research explored binding kinetics in different molecularly imprinted polymers synthesized with complementary specificity only to certain molecules. Binding kinetics were explored through Fluorescence Correlation Spectroscopy FCS and further analysis of hard corona based on Sodium Dodecyl Sulfate Polyacrylamide Gel Electrophoresis SDS-PAGE analysis. Both results from FCS and SDS-PAGE analysis showed that MIPs specific to certain molecules demonstrated differential specificity to the target molecules which have binding sites complementary to the template used in MIP synthesis. Alternative competing proteins showed non-specific and reversible binding. The findings from this research have laid the foundation for further exploration into a complex biological system to provide a more comprehensive proof of enhanced targeting.Die Nanomedizin setzt sich weiterhin mit der zunehmend anspruchsvollen Aufgabe auseinander, erkrankte Zellen, insbesondere Krebszellen, gezielt anzugreifen und gleichzeitig die therapeutische Wirksamkeit zu verbessern. Zu den größten Herausforderungen des Targetings zählen eine ineffektive Bioverteilung im Körper und damit eine Ausweitung der Toxizität auf ansonsten gesunde Zellen, eine unspezifische Verteilung mit potenzieller Aufnahme durch das Phagozytensystem und/oder die Ausscheidung über die Niere. Werden Nanopartikel (NP) (beladen mit Wirkstoffen für das Targeting in der Nanomedizin) intravenös in die Blutbahn eingebracht, umgeben sie sich sofort von Blutbestandteilen, was zur Bildung einer Proteinkorona führt. Die gebildete Proteinkorona maskiert die Oberfläche der NP und verhindert deren direkte Interaktion mit den Zielzellen. Zudem können einige Proteine in der Korona die Aufnahme durch Immunzellen auslösen. In dieser Forschung wird die Technik des molekularen Prägens eingesetzt, um NPs mit hoher Spezifität nur für bestimmte Molekültypen zu synthetisieren. Darüber hinaus zielte diese Forschung darauf ab, die Anwendbarkeit der Technik auf komplexere Polymervorlagen auszuweiten. Diese Forschung bietet einen doppelten Ansatz, um die Herausforderungen beim Prägen größerer Moleküle zu bewältigen und gleichzeitig die Zieleffizienz zu verbessern. Ziel der Forschung war es, die Lücke zwischen synthetischer und biologischer Identität beim molekularen Prägen zu schließen – eine Erkenntnis, die für eine verbesserte Zieleffizienz von Nutzen ist. Um dieses Konzept zu demonstrieren, untersuchte diese Forschung die Bindungskinetik verschiedener molekular geprägter Polymere, die mit komplementärer Spezifität nur für bestimmte Moleküle synthetisiert wurden. Die Bindungskinetik wurde mittels Fluoreszenzkorrelationsspektroskopie (FCS) und weiterer Analyse der harten Korona mittels Natriumdodecylsulfat-Polyacrylamid-Gelelektrophorese (SDS-PAGE) untersucht. Sowohl die Ergebnisse der FCS- als auch der SDS-PAGE-Analyse zeigten, dass molekular spezifische MIPs eine unterschiedliche Spezifität für Zielmoleküle aufweisen, deren Bindungsstellen komplementär zur bei der MIP-Synthese verwendeten Vorlage sind. Alternative konkurrierende Proteine zeigten eine unspezifische und reversible Bindung. Die Ergebnisse dieser Forschung legen den Grundstein für die weitere Erforschung eines komplexen biologischen Systems, um einen umfassenderen Nachweis für verbessertes Targeting zu erbringen

Stochastische Modellierung der Röntgen-Superfluoreszenz

This dissertation presents a derivation and comprehensive study on the stochastic modeling of X-ray superfluorescence, a phenomenon in which spontaneous emission from atomic systems is amplified, producing coherent X-ray pulses. The research explores theoretical models and stochastic methods that capture the complex quantum processes involved. Notable contributions include addressing divergence issues within stochastic simulations. Two methodologies, stochastic gauging and Hermitian methodology, are introduced to stabilize and ensure the accuracy of stochastic simulations, providing practical tools for modeling compact and pencil-shaped X-ray emitting media. The work concludes with applications to X-ray superfluorescence, phase-stable hard X-ray pulse pairs, and attosecond pulse generation, advancing the understanding and potential applications of superfluorescent X-ray sources in spectroscopy and beyond.Diese Dissertation präsentiert die Herleitung und eine umfassende Untersuchung zur stochastischen Modellierung der Röntgen-Superfluoreszenz – einem Phänomen, bei dem spontane Emission aus atomaren Systemen verstärkt wird und kohärente Röntgenpulse erzeugt werden. Die Arbeit untersucht theoretische Modelle und stochastische Methoden, die die komplexen Quantenprozesse erfassen. Zu den wesentlichen Beiträgen zählt die Behandlung von Divergenzproblemen innerhalb stochastischer Simulationen. Zwei Methoden – die stochastische Eichtransformation und die hermitesche Methodik – werden eingeführt, um die Simulationen zu stabilisieren und ihre Genauigkeit sicherzustellen. Sie bieten praktische Werkzeuge zur Modellierung kompakter und quasi eindimensionaler Röntgenstrahlquellen. Die Arbeit schließt mit einer Diskussion von Anwendungen der Röntgen-Superfluoreszenz, der Generierung phasenstabiler Röntgenpulspaare und Attosekundenpulse, und erweitert so das Verständnis und die möglichen Anwendungen superfluoreszenter Röntgenquellen in der Spektroskopie und darüber hinaus

Comprehensive N-glycan analysis: Integrated workflow combining structural characterization and precise quantification

N-glycosylation is a critical post-translational modification with far-reaching implications for cellular physiology and disease pathogenesis. Despite its biological significance, mass spectrometry-based N-glycomics continues to face substantial analytical challenges, particularly in the comprehensive interpretation of complex glycan structures. This study presents an integrated, multidisciplinary framework that combines advances in cell biology, analytical chemistry, and bioinformatics to enhance the capabilities and scope of N-glycomics research. We systematically evaluated three derivatization strategies: native reduced, acetohydrazide (Ah)-based, and permethylation using the nMatch algorithm. nMatch is a database-free method for N-glycan identification, optimized to maximize structural coverage in mass spectrometry-based N-glycomics. Comparative analysis using the nMatch algorithm detected permethylation as the most effective approach. Subsequent applications with Matrix-assisted laser desorption/ionization mass spectrometry (MALDI-MS) and Liquid chromatography tandem mass spectrometry (LC-MS/MS) revealed that LC-MS/MS offers superior performance for comprehensive N-glycan profiling. Application of this optimized workflow to cancer cell lines (A549, HepG2, HeLa) demonstrated distinct tumor-specific glycosylation signatures, including the immune-evasion-associated Sda trisaccharide epitope (GalNAcβ1-4[Neu5Acα2-3]Galβ1-4GlcNAc) in HeLa cells and characteristic core fucosylation in HepG2 cells. These findings provide critical insights into cancer-associated glycosylation alterations, with significant implications for biomarker discovery and therapeutic targeting. Furthermore, we developed nQuant, a validated glycoinformatics tool that integrates both label-free and isotopic labeling strategies for quantitative N-glycomics. The platform incorporates advanced algorithms for the identification of permethylated N-glycans, elemental composition analysis, and monoisotopic abundance validation. Validation studies across diverse biological systems-including chicken ovalbumin and HEK293 cells- demonstrated the robustness and high accuracy of nQuant in quantitative glycan analysis. In summary, this work establishes (1) optimized sample preparation and analytical workflows for structural N-glycomics, (2) novel bioinformatics solutions for glycan data interpretation, and (3) quantitative frameworks that facilitate biomarker discovery. These advancements substantially enhance our capability to investigate disease-related glycosylation abnormalities and expand the potential applications of N-glycomics in biomedical research. The open-source codes for nMatch and nQuant, have been uploaded to GitHub (https://github.com/GlycoinformaticsTool). These resources are publicly accessible for researchers in the field of glycomics

Glykan-bindende Domänen als chimäre Antigenrezeptoren in der zellulären Immuntherapie pädiatrischer Leukämien

In der Therapie von Kindern mit refraktärer oder rezidivierter Leukämie stellen spezifische Immuntherapien wie eine Chimäre Antigen-Rezeptor (CAR)-T-Zelltherapie eine neuartige Behandlungsoption dar. Neben Proteinantigenen bieten sich dabei auch tumorspezifische Glykanstrukturen als neue Angriffspunkte an. Während die Bindungsspezifität von konventionellen CARs durch ein Antikörperfragment bedingt ist, wird in dieser Arbeit die kohlenhydraterkennende Domäne (CRD) von Lektinen in sogenannten LEC-CARs zur Erkennung von tumorassoziierten Kohlenhydratantigenen auf der Oberfläche von Leukämiezellen verwendet. Um neue Erkenntnisse über potentielle Glykane als Zielstrukturen für eine CAR-geleitete Immuntherapie zu gewinnen, wurde zunächst die Oberflächenglykosylierung von neun primären Leukämieproben mittels zehn verschiedenen rekombinanten humanen Lektinen (CD301, SRCL, DC-SIGN, Siglec2, Siglec3, Siglec4a, Siglec5, Siglec7, Siglec9, Siglec10) durchflusszytometrisch untersucht. Dabei wurde besonders die Bindung von SRCL auf adulten AML-Proben und von Siglec4a, Siglec7, Siglec9 und Siglec10 auf adulten und pädiatrischen Leukämieproben nachgewiesen. Dies deutet auf die Expression von Lewis X und eine Hypersialylierung von Oberflächenproteinen von Leukämiezellen hin. Um mögliche on target/off tumor-Effekte zu berücksichtigen, wurden zum Vergleich auch Zellen des hämatopoetischen Systems (peripheres Blut und Knochenmark) gesunder Spender bezüglich der Oberflächenglykosylierung analog untersucht. In der Gesamtschau dieser Glykosylierungsmuster von Leukämiezellen und gesunden Zellen wurden SRCL und Siglec7 als die vielversprechendsten Lektindomänen für die Generierung von LEC-CARs ausgewählt. Die CRDs von SRCL und Siglec7 wurden dafür an ein konventionelles CAR-Rückgrat der zweiten Generation (mit CD28 und CD3ζ) fusioniert. In dieser Arbeit wurde die Hypothese geprüft, ob die Kombination von zwei CRDs in einem Fusions-LEC-CAR die Spezifität und zytotoxische Effektivität im Vergleich mit LEC-CARs mit monomerer CRD steigern kann. Dafür wurden neben den einzelnen LEC-CARs auch die CRDs von SRCL und Siglec7 in einem Tandem-CAR-Konstrukt fusioniert. Nach viraler Transduktion von NK92-Zellen mit den LEC-CARs wurden diese hinsichtlich ihrer Oberflächenlokalisation und Bindungseigenschaften evaluiert und hinsichtlich ihrer Spezifität und Effektivität gegenüber Leukämiezelllinien in Bezug auf Zytotoxizität, Degranulation und IFNγ-Produktion untersucht. Obwohl die Fusions-LEC-CARs und der Siglec7 LEC-CAR spezifisch auf der NK92-Zelloberfläche nachgewiesen werden konnten, zeigte sich keinerlei funktionelle Aktivität gegenüber verschiedenen Leukämiezelllinien. Der SRCL LEC-CAR hingegen konnte seinen Liganden Lewis X spezifisch binden, lysierte die Lewis X-positiven Leukämiezelllinien Molm13 und HL-60 und die Lewis X-positive Brustkrebszelllinie KPL-1, jeweils mit begleitender Degranulation und IFNγ-Freisetzung. Diese Arbeit zeigt mit dem SRCL LEC-CAR eine neue Option für die Therapie von Lewis X-positiven Leukämien auf – mit potentieller Ausweitung auch auf solide Tumorentitäten.Specific immunotherapy such as chimeric antigen receptor (CAR)-T cell therapy is a new treatment option for children with relapsed and refractory leukemia. Besides protein-epitopes tumor-associated carbohydrate antigens (TACAs) also offer a possibility for CAR-T cells to attack cancer cells. Whilst the antigen specificity of conventional CARs results from an antibody fragment, in this work the carbohydrate recognition domain (CRD) of lectins is used in so-called LEC-CARs to specifically bind TACAs on leukemia cells. To gain new insights into TACAs that could serve as a target for CAR-T cell therapy, the surface glycosylation profile of nine primary leukemia samples was studied by flow cytometry using ten recombinant human lectins (CD301, SRCL, DC-SIGN, Siglec2, Siglec3, Siglec4a, Siglec5, Siglec7, Siglec9, Siglec10). The analysis showed that SRCL was able to bind to adult AML samples and Siglec4a, Siglec7, Siglec9 and Siglec10 to adult and pediatric leukemia samples. This indicates the expression of Lewis X and hypersialylation on the surface of leukemia cells. Overlapping glycan expression between normal and leukemia cells can cause relevant adverse reactions and therefore the surface glycosylation profile of normal hematopoietic cells (peripheral blood mononuclear cells and hematopoietic stem cells) was analogously analyzed. Keeping the results of overlapping glycan expression in mind, SRCL and Siglec7 were chosen as the most promising lectin domains for generating LEC-CARs. The CRDs of SRCL and Siglec7 were fused to a conventional second-generation CAR-backbone (with CD28 und CD3ζ). In this work the hypothesis was tested that the specificity and cytotoxic efficacy may be increased by combining two CRDs in comparison with only using one CRD in a LEC-CAR. Therefore, combinatorial LEC-CARs (tandem CARs) using the CRD of SRCL and Siglec7 were generated in addition to the LEC-CARs using the monomeric CRD. After viral transduction of NK92 cells with the LEC-CARs, analysis of the surface localization and binding properties of these receptors were performed. LEC-CAR expressing NK92 cells were also tested for their specificity and efficacy against leukemia cells regarding cytotoxicity, degranulation and production of IFNγ. Despite the proven localization of combinatorial LEC-CARs and Siglec7 LEC-CAR on the surface of NK92 cells cytotoxic activity of the expressing effector cells against leukemia cells could not be shown. Contrarily, SRCL LEC-CAR expressing NK92 cells were able to specifically bind Lewis X, to kill the Lewis X-expressing leukemia cell lines Molm13 und HL-60 and the Lewis X-expressing breast cancer cell line KPL-1, accompanied by significantly increased degranulation and production of IFNγ. This work shows that SRCL LEC-CAR is a new option for therapy of Lewis X-expressing leukemia and also potentially of solid tumors

Broadening Views on Adolescents’ Personalities: Investigating Construct Clarity, Intertwined Developments, and (Mal)adjustment

Adolescence is characterized by profound biological, psychological, and social changes that come with increased opportunities for personal growth but also potential vulnerabilities. Against this backdrop, different personality characteristics and their developments may provide valuable insights into how adolescents differ in their adjustment to these changes. People’s personalities—the entirety of characteristics that make up someone’s style of thinking, feeling, and behaving—have long been recognized as a key factor in understanding human development and functioning. Over the years, most researchers have adopted a dynamic perspective, viewing personality as a complex, evolving system that is not only influenced by genetic and environmental influences but is also inherently shaped by interactions among its components. This perspective raises important questions about how personality is organized, how different personality characteristics develop compared to and in relation to one another, and how they might complement each other in contributing to people’s psychosocial (mal)adjustment. Given that adolescence is a central period of personality (re-)organization, it provides a unique developmental context to investigate these questions. Building on theoretical considerations from the fields of developmental, personality, and clinical psychology and integrating them under three overarching principles from lifespan psychology, this dissertation aimed to explore how the simultaneous consideration of different personality characteristics informs three global research aims: First, to increase our understanding of less established personality characteristics by localizing them in the nomological network of other, more widely studied characteristics (multidimensionality). Second, to investigate the developments of different personality characteristics on their own and in relation to each other (multidirectionality). And third, to assess how personality characteristics might complement each other in their predictive effects on psychosocial (mal)adjustment across different life domains (multifunctionality). To address these aims, this cumulative dissertation comprises three preregistered studies, drawing on data from four adolescent samples (individuals aged between 14 and the early twenties) that provide insights into the development of three groups of personality characteristics and different indicators of psychosocial (mal)adjustment. All studies focused on one of the following personality characteristics or a combination of them: The Big Five personality traits, general self-esteem, or multidimensional perfectionism. Aiming for construct clarity of a newly proposed conceptualization of perfectionistic strivings, Study I focused on the nomological networks of striving toward perfection vs. excellence in adolescence. Using structural equation modeling, this study investigated differential cross-sectional associations of striving toward perfection vs. excellence with the Big Five traits and self-esteem. Study II focused on the intertwined developments among personality characteristics, specifically between each Big Five trait and self-esteem, while also examining their respective interindividual stabilities. I used continuous time modeling to investigate rank-order stabilities and the developmental interplay between each Big Five trait with self-esteem in a time-sensitive manner. Further, this study extended rater-perspectives and compared results from adolescents’ personality self-reports to results derived from other-reports. Finally, Study III adopted a longitudinal perspective on striving toward perfection vs. excellence, using latent-growth curve modeling and cross-lagged panel modeling, to examine stability and change of the different strivings and investigate their longitudinal interplays with indicators of psychosocial maladjustment across three central life domains (i.e., school, social relationships, and mental health). Moreover, this study aimed to investigate potential mediating processes within these interplays by considering the role of perfectionistic concerns. Together, the three studies offer nuanced insights into the development and functioning of adolescents’ personalities. The findings support the conceptual distinction between striving toward perfection and striving toward excellence and demonstrate their differential associations with the Big Five and self-esteem. Further, personality characteristics exhibit moderate to high rank-order stability during adolescence, yet also change and interact in meaningful, temporally sensitive ways. Specifically, reciprocal associations were found between certain Big Five traits and adolescents’ self-esteem, underscoring the dynamic interplay of different personality characteristics during this time of life. Finally, no longitudinal effects of striving toward perfection or excellence across different indicators of psychosocial maladjustment were observed. Theoretically, the key findings from this dissertation extend the multidimensional, multidirectional, and multifunctional principles of lifespan psychology by specifying how specific personality characteristics develop and function during adolescence. This dissertation further emphasizes the need to incorporate (developmental) timing and the intertwinement of personality characteristics to broaden our understanding of personality in adolescent (mal)adjustment. Methodologically, the use of continuous time modeling and multi-informant data highlights the value of fine-grained, temporally sensitive, and cross-perspective approaches. Future research should integrate multiscale, person-centered designs to explore how short-term personality dynamics accumulate into long-term developmental outcomes

From the efficient trapping and accumulation of cooled antiprotons towards the formation of a pulsed beam of antihydrogen atoms

Die hier präsentierte Arbeit umfasst eine Anzahl maßgeblicher Beiträge zur Entwicklung eines gepulsten Strahls von Antiwasserstoff-Atomen im AEgIS Experiment in der Antiproton Decelerator-Anlage am CERN. Das Hauptziel von AEgIS ist eine präzise Messung der Gravitationsbeschleunigung von Antimaterie, um das Schwache Equivalenzprinzip zu prüfen und Einblicke in mögliche Erklärungen für die Materie-Antimaterie-Asymmetrie unseres Universums zu erhalten. Zu diesem Zweck werden Antiwasserstoff-Atome in gepulster Form durch eine Ladungsaustausch-Reaktion zwischen kalten, gefangenen Antiprotonen und Laser-angeregten Positronium-Atomen hergestellt. Die Anti-Atome sollen zu einem horizontalen Strahl geformt werden, der ein Deflektometer durchquert, um eine Ermittlung ihrer vertikalen Ablenkung aufgrund der Gravitation zu ermöglichen. Die Grundlage dieser Arbeit bildet die Ausarbeitung und Einführung eines Kontrollsystems, CIRCUS, das seit 2021 zuverlässig alle AEgIS Experimente steuert. CIRCUS ermöglicht einen autonomen Betrieb und beinhaltet als ein Kernstück die AERIALIST Schnell-Kontroll-Einheit, die experimentelle Prozesse mit Nanosekunden-Genauigkeit synchronisiert. Es ist fundamental für alle kürzlichen Errungenschaften von AEgIS, wobei herausragend die erste erfolgreiche Laser-Kühlung von Positronium zu nennen ist. Diese Arbeit schließt außerdem die Inbetriebnahme des neuen Elektronen-Systems von AEgIS ein, das ein essenzieller Bestandteil des Experiments ist, sowohl in der Vorbereitungsphase als auch für die Implementierung der Antiprotonen-Plasma-Routinen. Ein Hauptergebnis dieser Arbeit ist die beispiellose Akkumulation von mehreren hundert Millionen kalten Antiprotonen in einer elektromagnetischen Falle. Dies wird durch die Entwicklung von Routinen für das Einfangen von rekordbrechenden 70% der vom ELENA Entschleuniger am CERN verfügbaren Antiprotonen sowie für effiziente Elektronenkühlungs- und Plasma-Kompressionstechniken und für das Ansammeln von mehreren Antiprotonen-Paketen in der Falle ermöglicht. Da Antiprotonen ein Kernbestandteil der meisten gebundenen Antimaterie-Systeme sind, öffnet dieser Erfolg die Tür zu einer Vielfalt an Antimaterie-Forschung, einschließlich einer stark erhöhten Antiwasserstoff-Produktion in AEgIS und der Herstellung und Untersuchung von antiprotonischen Atomen. Die Formung der Antiwasserstoff-Atome zu einem horizontalen Strahl, entscheidend für die Gravitationsmessung, ist in dieser Arbeit durch die Beschleunigung der Antiprotonen in die Richtung des Positroniums mittels eines parabolischen Potentials umgesetzt, präzise synchronisiert mit der Positronium-Anregung. Die Funktionalität der Methode wurde erfolgreich durch eine ebenfalls im Zuge dieser Arbeit implementierte Analyse des Signals auf einem Szintillator/PMT Detektor verifiziert. Dieselbe Analyse stellt auch eine erste Untersuchung der Antiwasserstoff-Herstellung mit AEgIS Phase II dar, die auf die Transformation der Abläufe zu einer kollinearen Antiwasserstoff-Produktion und wesentliche Verbesserungen des Apparats folgt, von denen einige Teil dieser Arbeit sind. Während Evidenz eines Überschuss-Signals im relevanten Zeitfenster für solche Daten zu beobachten ist, in denen Antiwasserstoff-Herstellung erwartet wird, im Vergleich zu Kontroll-Daten ohne Positronium-Anregung, sind die erreichten Anzahlen zu gering um eindeutig signifikant zu sein. Diese Beeinträchtigung kann hauptsächlich auf die Leistungsschwäche der Positronium-Komponenten zurückgeführt werden, die aktuell verbessert werden. Dank der Gesamtheit der durchgeführten Upgrades, zu vielen von denen diese Arbeit beigetragen hat, wird eine im Vergleich zu vorherigen Durchführungen um mehrere Größenordnungen gesteigerte Effizienz der Antiwasserstoff-Herstellung erwartet. Mit der resultierenden Statistik und der darüber hinausgehenden Prozedur für die Strahl-Formung wird eine Bestimmung der Fallbeschleunigung von Antimaterie mit einer relativen Genauigkeit von 1% realistisch innerhalb einiger Monate der Antiprotonen-Strahlzeit erreichbar.The work presented here comprises a number of significant contributions to the formation of a pulsed beam of antihydrogen atoms in the AEgIS experiment at CERN's Antiproton Decelerator facility. The main objective of AEgIS is a precise measurement of the gravitational acceleration of antimatter to probe the Weak Equivalence Principle and gain insight into possible explanations of our universe's matter-antimatter asymmetry. For this purpose, antihydrogen atoms are produced in a pulsed scheme through a charge exchange reaction of cold, trapped antiprotons and laser-excited positronium atoms. The anti-atoms are to be formed into a horizontal beam that passes through a deflectometer, enabling a determination of their vertical deflection due to the influence of gravity. At the foundation of this work lies the development and implementation of a control system, CIRCUS, that has reliably run all experiments in AEgIS since 2021. CIRCUS has the capability of autonomous operation and comprises a core formed by the AERIALIST fast control unit that synchronizes experimental processes with nanosecond precision. It has been fundamental to any recent achievements of AEgIS, most prominently the first-ever successful laser cooling of positronium. This work further includes the commissioning of the new electron system of AEgIS, which is a vital component of the experiment, both in the preparatory phase and for the implementation of the antiproton plasma routines. A main result achieved in this work is the unprecedented accumulation of several hundred million cold antiprotons in an electromagnetic trap. It has become feasible thanks to the development of routines for the capture of a record 70% of the antiprotons available from CERN's ELENA decelerator as well as efficient electron cooling and plasma compression techniques and the stacking of multiple antiproton bunches inside the trap. Antiprotons being a core component of most bound antimatter systems, this achievement opens the door to a variety of antimatter research, including a strongly increased antihydrogen production in AEgIS and the formation and study of antiprotonic atoms. The formation of the antihydrogen atoms into a horizontal beam, crucial to the gravity measurement, has been realized as part of this work through the forward-acceleration of the antiprotons towards the formed positronium via a parabolic potential, precisely synchronized to the positronium excitation. The functionality of the procedure has been successfully verified by an analysis of the observed signal on a scintillator/PMT detector, which has been implemented as part of this work as well. The same analysis also represents a first investigation of antihydrogen formation with AEgIS Phase II, following major upgrades to the apparatus, some of which are part of this work, and the transformation of the procedures to a collinear antihydrogen production. While evidence of an excess signal is observed in those runs expected to produce antihydrogen, compared to control runs without positronium excitation, in the relevant time window, the produced numbers are too low to be unambiguously significant. This impediment can be mainly attributed to the underperformance of the positronium line, which is currently being improved. Thanks to the collectivity of the performed upgrades, many of which this work has contributed to, an antihydrogen formation efficiency boosted by several orders of magnitude is expected with respect to previous production runs. With the corresponding statistics and the beam formation procedure furthermore well in place, a determination of the gravitational acceleration of antimatter with a relative precision of 1% has become realistically achievable within a few months of antiproton beam time