Der Promotionspreis 2019 wurde am 16. Oktober 2019 am DESY SCIENCE DAY verliehen. Er geht zu gleichen Teilen an Herrn Dr. Max Rose von DESY Hamburg und der Universität Hamburg für seine ausgezeichnete Doktorarbeit mit dem Titel:
              
               "Coherent X-ray diffractive imaging of biological samples in 2D and 3D with synchrotron and XFEL radiation"
              

und an Herrn Dr. Marcel Usner von der Humboldt-Universität Berlin und DESY Zeuthen für seine ausgezeichnete Doktorarbeit mit dem Titel:

            "Search for astrophysical tau-neutrinos in six years of high-energy starting events in the IceCube detector"

Dr. Max Rose wurde 1986 in Friedberg (Hessen) geboren. Seinen Bachelor-Abschluss erhielt er 2009 an der Universität Göttingen im Fachbereich Physikalische Technologien und seinen Master-Abschluss 2012, ebenfalls an der Universität Göttingen im Fachbereich Optische Technologie und Photonik. In seiner Masterarbeit beschäftigte sich Dr. Rose mit dem Thema "Progress in digital pinhole photography with digital image processing". Dr. Rose hat seine Mas-terarbeit mit der Auszeichnung "Bester Student des Masterstudiengangs" bestanden. Während seines Studiums an der Universität Göttingen absolvierte er im Rahmen eines Erasmus-Stipendiums ein Semester an der Valetta University of Malta. Dr. Rose hat an der Universität Hamburg und am DESY im Bereich Physik promoviert. Der Titel seiner Arbeit lautete: "Coherent X-ray diffractive imaging of biological samples in 2D and 3D with synchrotron and XFEL radiation".
In seiner Arbeit am DESY hat sich Dr. Rose hauptsächlich mit der Bildgebung biologischer Proben an Synchrotron- und Röntgen-Free-Elektronen-Laser-(XFEL)-Quellen beschäftigt. Dabei beschäftigte er sich mit Bildgebungsverfahren, welche die Kohärenzeigenschaften der Rönt-genstrahlung ausnutzen. Dieses Thema ist auch in der Biologie von großem Interesse, da es die Abbildung von opaken, biologischen Materialien in 3D bei nm-Auflösung ermöglicht. DESY bietet ideale Voraussetzungen für derartige Untersuchungen, da Röntgenstrahlungsquellen mit hohem Kohärenzanteil für neue experimentelle Techniken wie PETRA III, FLASH und European XFEL zur Verfügung stehen.
Dr. Rose hat am DESY erstmals ptychographische Aufnahmen von biologischen Proben einschließlich Zellen im Photonenenergiebereich des sogenannten Wasserfensters, dem Bereich zwischen den Kohlenstoff- und Sauerstoffabsorptionskanten, durchgeführt. Bei diesen Photonenenergien wird der Kontrast für kohlenstoffreiche Bereiche in biologische Materialien im Vergleich zu denen mit hohem Wasseranteil maximiert. Um eine hohe Auflösung zu erreichen, hat Dr. Rose wichtige und innovative Änderungen an den Messverfahren entwickelt, die für eine notwendige Erweiterung des Dynamikbereichs des Messsignals erforderlich waren. Durch diese Maßnahmen konnten hochaufgelöste Rekonstruktionen von Fibroplastzellen realisiert werden. Dies war einer der Meilensteine der Arbeit von Dr. Rose. Die dabei erworbenen Kenntnisse wandte Dr. Rose dann auf das anspruchsvolle Problem der Experimente zum Single-Particle-Imaging (SPI) an XFELs an, die im Rahmen des SPI-Konsortiums am LCLS, Stanford (USA), durchgeführt wurden. Dr. Rose entwickelte den Workflow von der Erfassung der SPI-Daten, de-ren Aufarbeitung bis zur dreidimensionalen Rekonstruktion der Beugungsbilder, die zur Rekon-struktion eines 3D-Abbild eines Virus führte. Bei der dabei erreichten Auflösung von 10 nm han-delt es sich um die derzeit höchste, die in SPI-Experimenten an Viruspartikel erreicht wurde. Der von Dr. Rose entwickelte Workflow hat den Weg für zukünftige, zeitaufgelöste Experimente an XFELs an einzelnen, nicht-kristallographischen Proben geebnet.


Herr Dr. Marcel Usner, geboren 1986 in Simmern, begann 2006 mit dem Physikstudium an der Rheinische Friedrich-Wilhelms-Universität Bonn, wo er 2012 seinen Master of Science in Physik erwarb. Seine Promotion begann er 2013 in der experimentellen Astroteilchenphysik, ebenfalls in Bonn, bevor er 2014 zu DESY/Humboldt-Universität zu Berlin wechselte und dort 2018 promoviert wurde. Während seiner Promotionszeit war er Stipendiat der Konrad-Adenauer-Stiftung und für mehrmonatige Forschungsaufenthalte an der University of Wisconsin, Madison und am Südpol.
In seiner Arbeit befasste sich Marcel Usner mit dem Nachweis kosmischer Tau-Neutrinos. Die IceCube-Kollaboration konnte im Jahr 2013 erstmalig hochenergetische Neutrinos kosmischen Ursprungs nachweisen und damit ein neues Fenster zum Kosmos aufstoßen. Während für Elektron- und Myonneutrinos der kosmische Ursprung über eine detaillierte Analyse von Zenith-Winkelverteilung und Energiespektrum belegt wird, gelang bisher kein Nachweis kosmischer Tau-Neutrinos. Das Tau-Neutrino hat aber unter den drei Neutrino-Sorten eine Sonderstellung, da seine Produktion in der Atmosphäre bei hohen Energien stark unterdrückt ist und sie daher mit hoher Wahrscheinlichkeit kosmischen Ursprungs sind.
Die Arbeit von Marcel Usner hatte das Ziel erstmalig kosmische Tau-Neutrinos in den Daten von IceCube nachzuweisen. Marcel Usner hat dabei die Rekonstruktion der Ereignisse erheblich verbessert, so dass Tau–Neutrinos selbst bei verhältnismäßig niedrigen Energien (etwa 100 TeV) noch als solche identifizieren lassen. Zum ersten mal hat er dafür die anisotrope Lichtausbreitung im Eis in der Rekonstruktion berücksichtigt, was es möglich machte die für Tau-Neutrinos typischen Doppel-Teilchenschauer zuverlässig von hadronischen und elektromagnetischen Schauern anderer Neutrinoarten zu unterscheiden. Die Sensitivität der durchgeführten Analyse war damit erstmalig so groß, dass eine erste Beobachtung eines Tau-Neutrinos wahrscheinlich war. Der Grundstein war gelegt, aber in der Dissertation ist Marcel Usner das noch nicht gelungen. Kurz nach Abgabe der Dissertation, aber noch vor der Verteidigung, hat Herr Usner, zusammen mit Juliana Stachurska (ebenfalls Doktorandin am DESY), eine leicht optimierte und erweiterte Analyse vorgestellt, und damit zwei Tau-Neutrino-Kandidaten nachweisen können. Und eines der Ereignisse zeigt die klare Signatur eines Tau-Neutrinos. Entsprechend hat das Resultat bereits jetzt erhebliche Resonanz im Feld verursacht. Durch die grundlegende Arbeit von Herrn Usner konnte kosmische Neutrinoflavor-Physik mit drei Neutrinoarten experimentell erschlossen werden.