Studentské projekty

Studentské fakultní granty (SFG) na léto 2019

Uzávěrka pro podání grantu: 15. května 2019

Simulace a analýza vnitřního detektoru pro e+ e- experiment Belle II v Japonsku

sfg1

Teoretický a programovací charakter práce v prostředí basf2 a ROOT v experimentu BELLE II, Japonsko. SFG je zaměřený na zjišťování vlivu mis-alignmentu a kalibrace na vlastnosti detektoru, následně na vlastnosti kvality měření fyzikálních rozpadů. Splnění tohoto cíle předpokládá nastudování vlastností detektoru BELLE II, jeho vývojového prostředí basf2 a editace, spouštění, vyhodnocení a interpretaci výsledků simulací. SFG je napojený na řešený grant Mezinárodní experiment BELLE II.

Kontakt: doc. RNDr. Peter Kodyš, CSc., kodys@ipnp.troja.mff.cuni.cz

Testování polovodičových detektorů pro projekt ATLAS Upgrade

sfg2

Experimentální a programovací charakter práce v prostředí ROOT v laboratořích MFF UK v Troji. SFG je zaměřený na zlepšení současných měřících postupů křemíkových detektorů, na zvýšení spolehlivosti automatických měřících technik a na přípravu laboratoře na měření radiačně poškozených detektorů při nízkých teplotách, tzv. Slow Control procesů. Splnění tohoto cíle předpokládá nastudování ovládání zdrojů s ohledem na bezpečnost v laboratoři. SFG je napojený na řešený grant Mezinárodní experiment ATLAS – CERN.

Kontakt: doc. RNDr. Peter Kodyš, CSc., kodys@ipnp.troja.mff.cuni.cz

Měření vlastností detektoru pro experimenty NOvA a DUNE

Setup_SiPM_LN2_4549

Student(ka) se seznámí s technikou sběru světla v detektorech NOvA/DUNE a fungovaním
hlavních komponent APD (Avalanche photodiode)/SiPM. Bude se podílet na měření
vlastností detektoru, VA charakteristiky, temného proudu, stability v čase atd. Předpokládá
se seznámení řešitele s technikami zpracování naměřených dat v prostředí ROOT.

Kontakt: RNDr. Karel Soustružník, Ph.D., soustruz@ipnp.troja.mff.cuni.cz

Anisotropie kosmického záření a její důsledky pro Observatoř Pierra Augera

sfg3

Observatoř Pierra Augera je největší experiment zabývající se kosmickým zářením (KZ) o nejvyšších energiích. Experiment měří atmosférické spršky produkované primárním KZ pomocí povrchového (vodního čerenkovského) a fluorescenčního detektoru. Student(ka) se seznámí s aktuálními výsledky Observatoře, dipólovou distribucí směrů příchodu KZ, a provede analýzu energetického spektra a hmotového složení KZ v závislosti na směru dipólu.

Kontakt: Mgr. Vladimír Novotný, novotnyv@ipnp.troja.mff.cuni.cz

Analýza rozpadů B-hadronů na experimentu ATLAS

sfg4

Student(ka) se seznámí s experimentem ATLAS v CERN a se základními principy rekonstrukce rozpadů B-hadronů. Během řešení projektu bude využívat C++ a naučí se pracovat s programem na zpracování dat ve fyzice vysokých energií (ROOT).

Kontakt: RNDr. Pavel Řezníček, Ph.D., reznicek@ipnp.troja.mff.cuni.cz

Model MCP-PMT s ALD

Micro Channel Plate PhotoMulTiplier (MCP-PMT) je velmi rychlý (a velmi drahý) fotonásobič s rozmanitým využitím [1]. Kromě toho, že je jeho odezva velmi rychlá, je také dosti odolná (= v dostatečném rozsahu neměnící se) vůči magnetickému poli. V našem případě jej používáme v detektoru času letu (ToF) pro detektor ATLAS Forward Proton (AFP) [2] a snažíme se simulovat jeho odezvu tak, aby byla co nejjednodušší [3,4], ale co nejlépe odpovídala realitě.

Otevřeným (t.j. zatím nikým nevyřešeným) problémem je snižování zisku (gain) těch MCP-PMT, které byly vylepšeny (t.j. byla prodloužena jejich doba života) pomocí technogie ALD (Atomic Layer Deposition) [5] ve srovnání s MCP-PMT bez ALD. Existují hypotézy jak k poklesu dochází, ale odpovídající modely nikoliv.

Pokus o sestrojení modelu je cílem práce, v jejímž průběhu se student seznámí s konstrukcí MCP-PMT, získá přístup k datům i možnost si nová data naměřit (či požádat o nová měření). Student aktivně využije znalosti fyziky (Maxwelovy rovnice, tunelový efekt), matematiky (řešení rovnic modelu) i informatiky (simulace), které získal během dosavadního studia.

Literatura:

[1] MCP-PMT
https://www.hamamatsu.com/resources/pdf/etd/PMT_handbook_v3aE-Chapter10.pdf
https://en.wikipedia.org/wiki/Microchannel_plate_detector a literatura tam uvedená

[2] AFP
https://cds.cern.ch/record/2017378/files/ATLAS-TDR-024.pdf

[3] simulace MCP-PMT
E.H.  Eberhardt, An Operational Model for Microchannel Plate Devices, IEEE Transactions on Nuclear Science, Volume: 28 , Issue: 1 , Feb. 1981
L. Giudicotti, M. Bassan, R. Pasqualotto, and A. Sardella, Simple analytical model of gain saturation in microchannel plate devices, Review of Scientific Instruments 65, 247 (1994); https://doi.org/10.1063/1.1144791
L. Giudicotti. Time dependent model of gain saturation in microchannel plates and channel electron multipliers. NIM A 659:1, 336-347
G.W.Fraser, M.T.Pain, J.E.Lees, Microchannel plate operation at high count rates: further studies, https://doi.org/10.1016/0168-9002(93)90698-H

[4] back-end electronika
http://psec.uchicago.edu/blogs/lappd/wp-content/uploads/2008/04/models.pdf

https://indico.cern.ch/event/41241/contributions/1871393/attachments/841682/1170549/Tang_lyon.pdf

[5] ALD
https://en.wikipedia.org/wiki/Atomic_layer_deposition

[6] ALD problém
https://arxiv.org/abs/1807.03804

Kontakt: Mgr. Tomáš Sýkora, Ph.D., sykora@ipnp.troja.mff.cuni.cz

Odhad požadavku na rozlišení dopředného časového detektoru pro LHC run3 a “high luminosity upgrade”, vedoucího k dostatečnému potlačení pile-up pozadí vybraných exklusivních difrakčních procesů

Zvýšení luminosity (a tudíž možnosti pozorování procesů s velmi malými účinnými průřezy) s sebou přináší i značné zvýšení pozadí díky zvětšenému množství interakcí v rámci jedné srážky svazků, tzv. pile-up-u. Časový detektor s velmi vysokým rozlišením umožňuje vybrat tzv. interakční vertex proces, který nás zajímá a tím pozadí snížit.
Cílem práce je odhadnout na základě simulací [1] a znalosti optiky urychlovače, struktury svazků a geometrické akceptance dopředného časového detektoru, jeho potřebné rozlišení, vedoucí k potlačení pile-up pozadí vybraných exklusivních difrakčních (double tagged) procesů minimálně faktorem S/B = 3, 5, resp. 10.

[1] je možno využít existující modely v softwarovém rámci Athena kolaborace ATLAS nebo si sestrojit vlastní.

Kontakt: Mgr. Tomáš Sýkora, Ph.D., sykora@ipnp.troja.mff.cuni.cz

Pokud jste nenašli téma z oblasti jaderné a částicové fyziky, které by Vás zaujalo, neváhejte se za námi stavit či nás jinak kontaktovat!