Výsledky dosažené při řešení jednotlivých dílčích úkolů v roce 2008

Transkript

Výsledky dosažené při řešení jednotlivých dílčích úkolů
v roce 2008
Úvodní komentář
Jak je patrné z následujícího popisu výsledků získaných v roce 2008, prochází řešení jednotlivých
dílčích úkolů různými fázemi, jimž odpovídají i značně rozdílné publikační výstupy.
Z hlediska počtu i kvality dosažených výsledků je na vrcholu experiment D0 ve Fermilab, jenž
v tomto roce dosáhl rekordního počtu publikací ve špičkových časopisech. Je potěšitelné, že právě
v tomto experimentu hraje skupina Centra velmi důstojnou roli a to jak při zajištování výpočetní
kapacity, tak při fyzikálních analýzách.
Ve stádiu nárůstu počtu publikací a důležitosti dosažených výsledků je i experiment Auger. I v něm
hraje skupina Centra velmi viditelnou a důležitou roli, mimo jiné i proto, že v ní pracují i fyzikové,
kteří mají praktické zkušenosti z experimentů v CERN se simulacemi srážek nukleonů a jader při
vysokých energiích. Jde o to, že znalost dynamiky těchto srážek hraje při interpretaci výsledků měření spektra kosmického záření ultravysokých energií klíčovou roli.
Naopak, vzhledem k ukončení provozu urychlovače HERA v DESY v polovině loňského roku aktivity na tomto dílčím úkolu pozvolna klesají a v roce 2008 se soustředily na zpracování a fyzikální
analýzu kvalitních dat týkajících se difrakčních procesů. Hlavní roli zde hraje skupina A. Valkárové
na MFF UK.
Někteří členové této skupiny jsou ovšem zapojeni i do aktivit pracovní skupiny Centra, jež se podílí
na přípravě části fyzikálního programu experimentu ATLAS na LHC v CERN zaměřené právě na
difrakční procesy. Toto tématické i personální propojení je velmi důležité a má za následek, že tématika zkoumání difrakčních procesů je oblastí, v níž hraje Centrum v experimentu ATLAS výraznou roli. Skupina Centra zabývající se přípravou fyzikálního programu experimentu ATLAS se stále rozšiřuje a je do ní zapojeno mnoho doktorandů i diplomantů.
V roce 2008 se také rozšířilo zapojení skupin Centra do aktivit zaměřených na vývoj detektorů pro
připravovaný mezinárodní projekt lineárního urychlovače elektronů a pozitronů ILC a to především
zapojením několika nových doktorandů. Velká část činnosti směřující k vývoji nové generace polovodičových detektorů je věnována právě této jejich aplikaci a proto při popisu výsledku řešení dílčího úkolu 6. Vývoj a testování polovodičových detektorů odkazujeme na část o ILC.
Velká pozornost a mimořádné úsilí bylo v roce 2008 věnováno popularizačním aktivitám v souvislosti s uvedením LHC do provozu.
V září 2008 nastoupil do FZÚ v rámci stipendia EU European Young Investigator (EURYI) Martin
Schnabl, jenž se zabývá teorií strun z hlediska jejích důsledků pro fyziku elementárních částic i astrofyziku. Jeho skupinu dále tvoři dva postdoci a do na krátkodobé návštěvy přijíždí řada mladých
teoretických fyziků. Aktivity této skupiny nejsou financovány z prostředků Centra a proto jejich výsledky v této zprávě neuvádíme, ale považujeme za užitečné na existenci této skupiny upozornit.
Stav řešitelských kolektivů, včetně titulů a hodností odpovídá stavu na konci roku 2008. U publikací jsou pracovníci Centra vyznačeni tučně a podtrženě.
1
Dílčí úkol 1: Experiment H1
Řešitelský tým:
FZÚ AV ČR:
Vědečtí pracovníci: J. Cvach, J. Hladký, P. Reimer, J. Zálešák
Techničtí pracovníci: M. Janata, I. Polák
MFF UK
Vědečtí pracovníci: M. Nožička, A. Valkárová, J. Žáček,
Doktorandi:
K. Černý, O. Pejchal, R. Polifka, D. Šálek
Po ukončení provozu urychlovače HERA v DESY se těžiště práce skupiny Centra přesunulo na fyzikální analýzu nabraných dat a to především zkoumání difrakčních procesů. Karel Černý získal pro
svou analýzu zaměřenou na testy faktorizace v difrakční fotoprodukci dvoujetových případů status
H1 preliminary. O svých výsledcích referoval na konferenci DIS 2008 v Londýně a na toto téma v
září 2008 úspěšně obhájil disertační práci. Ve spolupráci se dalšími členy skupiny připravuje sepsání konečné publikace.
O výsledcích shrnujících analýzy experimentů H1 a ZEUS, které se zabývají otázkou platnosti faktorizace v difrakčních procesech hovořila A. Valkárová na konferencích [11,12]. R.Polifka pokračoval v analýze difrakčních případů se dvěma jety v koncovém stavu a jetem letícím do dopředné
oblasti. D. Šálek se zabýval určením difrakční longitudinální strukturní funkce z dat nabraných experimentem H1 z let 2005-2007. Ve spolupráci s C. Royonem, G. Beufem a R.Peschanskim se se
dále zabýval problematikou obecných vlastností škálování v hlubokém nepružném rozptylu [8,9]. O
této práci referoval na konferenci [11]. O svém podílu na přípravě programů pro testování detektorů
a o výsledcích referoval na konferenci [16].
Tomáš Sýkora hledal nejvhodnější algoritmus pro polohovou kalibraci dopředného detektoru protonů (Very Forward Proton Spectrometer), jež je důležitá pro spolehlivou rekonstrukci hybnosti rozptýleného protonu [15]. Očekáváme, že tuto otázku vyřeší během následujících 3 měsíců a poté se
bude věnovat analýze dat pro stanovení difrakční strukturní funkce protonu F2D4. Tato analýza je
jednou z priorit kolaborace H1 v následujícím období.
Publikace
[1] F.D.Aaron et al., (H1 Collaboration) J.Cvach, P.Reimer, J.Zálešák, K.Černý, R.Polifka,
D.Šálek, A.Valkárová, J.Žáček: Measurement of deeply virtual Compton scattering and its tdependence at HERA, Phys.Lett.B659:796-806,2008
[2] F.D.Aaron et al., (H1 Collaboration); J.Cvach, P.Reimer, J.Zálešák, K.Černý, R.Polifka,
D.Šálek, A.Valkárová, J.Žáček: Measurement of isolated photon production in deep-inelastic
scattering at HERA, Eur.Phys.J.C54:371-387,2008
[3] F.D.Aaron et al., (H1 Collaboration), J.Cvach, P.Reimer, J.Zálešák, K.Černý, R.Polifka,
D.Šálek, A.Valkárová, J.Žáček: Three- and Four-jet Production at Low x at HERA,
Eur.Phys.J.C54:389-409,2008
D.Šálek, A.Valkárová, J.Žáček: A Search for Excited Neutrinos in e- p Collisions at HERA,
Phys.Lett.B663:382-389,2008
D.Šálek, A.Valkárová, J.Žáček: Search for Excited Electrons in ep Collisions at HERA,
Phys.Lett.B666:131-139,2008
D.Šálek, A.Valkárová, J.Žáček: Measurement of the Proton Structure Function F(L)(x, Q**2)
at Low x, Phys.Lett.B665:139-146,2008
2
D.Šálek, A.Valkárová, J.Žáček: Multi-Lepton Production at High Transverse Momenta in ep
Collisions at HERA“ , Phys.Lett.B668:268-276,2008
[8] G. Beuf, R.Peschanski, C. Royon, D.Šálek: Scaling properties in deep inelastic scattering, arXiv:0811.2257.
[9] G. Beuf, R.Peschanski, C. Royon, D.Šálek: Systematic analysis of scaling properties in deep
inelastic scattering, Phys.Rev.D78:074004,2008.
Konferenční vystoupení
[10] K. Černý: Diffractive dijet photo-production at H1, XVI International Workshop on DeepInelastic Scattering and Related Subjects
[11] D. Šálek: Systematic Analysis of Scaling Properties in Deep Inelastic Scattering Low x
WORKSHOP 2008, Kolimpari, Řecko, červenec 2008
[12] A. Valkárová: Diffractive Jets and Factorisation issues, Low x WORKSHOP 2008, Kolimpari,
Řecko, červenec 2008
[13] A. Valkárová: Diffractive dijets at HERA, HERA and the LHC, A workshop on the implications of HERA for LHC physics
[14] D. Šálek: Systematic analysis of geometric scaling properties in deep-inelastic scattering, HERA and the LHC, A workshop on the implications of HERA for LHC physics
[15] T. Sýkora: ALFA in ATLAS, Low x WORKSHOP 2008, Kolimpari, Řecko, červenec 2008
[16] J..Anderson, D. Šálek et al: New developments in Fast-Sampling Readout of Micro-Channel
Plate Based Area Pico-second Time-of-Flight-Detectors. Konference v Lipsko
3
Dílčí úkol 2: Experiment D0
Řešitelský tým:
FZÚ AV ČR:
Vědečtí pracovníci: A. Kupčo, M. Lokajíček, V Vrba
Doktorand:
O. Kepka
Počítačoví specialisté: L. Fiala, J. Švec, J. Krásová
MFF UK
Vědečtí pracovníci: R. Leitner, K. Soustružník
Doktorandi:
V. Hynek, J. Kvita
FJFI ČVUT
Vědečtí pracovníci: V. Šimák, R. Otec
Doktorandi:
Z. Hubáček, P. Vokáč
Rok 2008 byl pro kolaboraci D0 z hlediska dosažených výsledků i počtu publikací mimořádně
plodný. V následujících odstavcích je podán nejdříve krátký přehled nejdůležitějších výsledků s cílem dokumentovat šíři fyzikálního programu D0 a kvalitu dosažených výsledků, na nichž máme
svůj podíl. V druhé části jsou pak podrobněji popsána dvě fyzikální měření na nichž jsme se přímo
podíleli: měření inklusivní produkce jetů a měření rozdělení transversální hybnosti top kvarků ve
srážkách s párovou produkcí top a anti-top kvarků. Skupina Centra se zabývá i dalšími tématy, mezi
než patří měření produkce a hmoty topu v rozpadovém kanálu s šesti jety v koncovém stavu, měření
produkce 3-jetových případů a měření úhlového rozdělení protonů v pružném rozptylu.
Nový dráhový detektor experimentu D0 umístěný v magnetickém poli supravodivého solenoidu
umožňuje rekonstruovat sekundární vertexy vzniklé při rozpadu hadronů obsahujících b-kvark. Typická doba života těchto b-hadronů je kolem 1ps, za dobu své existence tak urazí dráhu kolem jednoho milimetru než se rozpadnou. Jednou z oblastí,
kde hraje fyzika b-hadronů
důležitou roli, je studium
mechanismu narušení CP
symetrie. Pochopení tohoto
mechanismu je klíčové pro
vysvětlení, proč v našem
vesmíru převažuje hmota
nad antihmotou. Významným výsledkem experimentu D0 na tomto poli je pozorování oscilací mezi mezonem Bs a jeho antičásticí.
Oscilace jsou velmi rychlé,
naměřená hodnota frekvence činí ∆ms=18.53±0.93
(stat)±0.30(sys) ps-1 (obr. 1),
Obr. 1: Naměřená amplituda oscilací Bs jako funkce oscicož odpovídá oscilační déllační frekvence ∆ms. Amplituda je normovaná tak, že hodce pouhých 16µm. Výslenota A=1 (červená čára) představuje maximální oscilaci.
dek, spolu se známou frekPřerušovaná čára odpovídá přesnosti měření této amplitudy
vencí oscilací mezonu Bd,
a místo, kdy A=1 definuje citlivost experimentu.
umožňuje velice přesně
spočítat poměr mezi elementy CKM matice Vtd a Vts a testovat, jestli tatomatice splňuje podmínku
unitarity, tak jak předpovídá standardní model. Naměřená hodnota oscilační frekvence Bs mezonu
tak představuje důležitý test mechanismu narušení CP symetrie [18].
4
Další zajímavou oblastí je fyzika top kvarku. Velká statistika případů nabraných
v poslední době umožňuje detailní studium jeho vlastností.
Například podle poslední
kombinace měření experimentu D0 (obr. 2), známe hmotnost top kvarku s přesností
lepší než 1%. Hmotnosti top
kvarku a intermediálního bosonu W (známa s velkou přesností z měření na LEPu) je
svázána s hmotností Higgsova
bosonu. Tento vztah však závisí na detailech realizace Higgsova mechanismu. Čím
Obr. 2: Hmota top kvarku v různých rozpadových kanálech
přesněji budeme znát hmotu
naměřená experimentem DØ.
top kvarku [27], tím lépe budeme schopni posoudit povahu případně objeveného Higgsova bosonu. Tj. zda odpovídá nejjednodušší realizaci Higgsova mechanismu, tak jak je tomu ve standardním modelu, a nebo zda se jedná
o složitější mechanismus, tak jak předpovídají např. různé supersymetrické teorie.
Obr. 3: Koeficient spolehlivosti pro vyloučení existence Higgsova bosonu s hmotností mH. Kombinace dat nabraných
CDF a DØ odpovídající luminositě 3.0fb-1 na experiment.
Tevatron se však může k existenci Higgsova bosonu vyjádřit přímo. Přímá měření
z LEPu vyloučila existenci
Higgsova bosonu standardního
modelu s hmotností menší než
je 114GeV. Citlivost kombinovaných výsledků ze CDF a
DØ dosahuje úrovně, kdy lze
začít vylučovat některé další
oblasti jeho hmotnosti. Poslední výsledky (viz. obr. 3),
vyloučily s 95% spolehlivostí
existenci Higgsova bosonu
v oblasti hmotností kolem
170GeV. Tato oblast se bude
s přibývajícími daty rozšiřovat
a se zlepšujícími se experimentálními postupy se budezvyšovat citlivost měření.
Příznaky nové fyziky lze hledat i v případech, kdy vznikají jety. Díky velkému účinnému průřezu
jejich produkce lze na Tevatronu detegovat jety s příčnou hybností pT přesahující 600GeV, což odpovídá vzdálenostem cca 10-18m a tak zkoumat strukturu a vlastnosti hmoty a sil na vzdálenostech
tisíckrát menších než je rozměr protonu. Experiment D0 publikoval v roce 2008 výsledky nového
měření inklusivní produkce jetů [17]. Jedním ze tří hlavních autorů této práce byl A. Kupčo. Data
na obr. 4 jsou velmi dobře popsána v rámci kvantové chromodynamiky a představují nejpřesnější
měření inklusivní produkce jetů je v tak rozsáhlé kinematické oblasti. Experimentální chyby, (znázorněné na obr. 4 vertikálními úsečkami a šedým pásem) jsou v oblasti vysokých pT menší než neurčitost teoretické předpovědi. Tento výsledek se opírá o velmi přesnou energetickou kalibraci jetů,
5
na níž které měla skupina Centra velký podíl: Z. Hubáček, J. Kvita a A. Kupčo byly zodpovědni za
určení několika sub-korekcí, A. Kupčo pak od roku 2006 vedl skupinu zabývající se kalibrací jetů.
Jety se nacházejí v koncových stavech mnoha analyzovaných kanálů a chyba v určení energetické
kalibrace je ve většině případů dominantní systematickou chybou měření.
Obr. 4: Porovnání naměřeného inklusivního průřezu produkce jetů s teoretickými předpověďmi kvantové chromodynamiky (QCD.
Druhým příkladem analýzy, kterou se česká skupina zabývá, je měření rozdělení příčné hybnosti
top kvarku, jež obsahem právě dokončené disertační práce J. Kvity. Pro kinematickou rekonstrukci
top anti-top páru byly použity případy, kdy se jeden W pocházející z rozpadu top kvarku rozpadl na
leptony a druhý na kvarky. Výsledné pT spektrum top kvarku, opravené o vliv detektoru (modré, pl-
Obr. 5: Spektrum zrekonstruovaných transversálních hybností top kvarku.
né body) je zobrazeno v levé části obr. 5. Detailnější porovnání s teoretickými předpověďmi spolu
s plným výčtem systematických chyb je v pravé části obr. 5. Toto spektrum je citlivé na vícenásobné emise partonů, především na partonové spršky pocházející z partonů vstupujících do procesu
tvorby top kvarku. Díky plné korekci je možno data porovnávat s různými modely partonových spršek (na obr. 5 jsou porovnány s předpověďmi Monte Carlo generátorů Alpgen a MC@NLO) a mohou být využita pro zpřesnění a vyladění těchto modelů.
6
Publikace:
[1] V.M. Abazov et al. (D0 Collaboration), V. Hynek, J. Kvita., K. Soustružník, A. Kupčo, M.
Lokajíček, Z. Hubáček, R. Otec, V. Šimák: Measurement of the ratios of the Z/gamma* + >=
n jet production cross sections to the total inclusive Z/gamma* cross section in ppbar collisions
at sqrt(s)=1.96 TeV, Phys. Lett. B 658, 112-119 (2008)
Lokajíček, Z. Hubáček, R. Otec, V. Šimák, P. Vokáč: Search for the lightest scalar top quark
in events with two leptons in p anti-p collisions at s**(1/2) = 1.96-TeV, Phys. Lett. B 659,
500-508 (2008)
Lokajíček, Z. Hubáček, R. Otec, V. Šimák, P. Vokáč: Search for flavor-changing-neutralcurrent D meson decays, Phys. Rev. Lett. 10, 101801 (2008)
Lokajíček, Z. Hubáček, R. Otec, V. Šimák, P. Vokáč: Measurement of the muon charge
asymmetry from W boson decays, Phys. Rev. D 77, 011106 (2008)
Lokajíček, Z. Hubáček, R. Otec, V. Šimák, P. Vokáč: Search for W-prime bosons decaying
to an electron and a neutrino with the D0 detector, Phys. Rev. Lett. 100, 031804 (2008)
Lokajíček, Z. Hubáček, R. Otec, V. Šimák, P. Vokáč: Search for Randall-Sundrum gravitons
with 1 fb**-1 of data from p anti-p collisions at s**(1/2) = 1.96-TeV, Phys. Rev. Lett. 100,
091802 (2008)
Lokajíček, Z. Hubáček, R. Otec, V. Šimák, P. Vokáč: Search for Supersymmetry in Diphoton Final States at sqrt(s)=1.96 TeV, Phys. Lett. B 659, 856-863 (2008)
Lokajíček, Z. Hubáček, R. Otec, V. Šimák, P. Vokáč: Observation and properties of the
orbitally excited B*(s2) meson, Phys. Rev. Lett. 100, 082002, (2008)
Lokajíček, Z. Hubáček, R. Otec, V. Šimák, P. Vokáč: Model-independent measurement of
the W boson helicity in top quark decays at D0, Phys. Rev. Lett. 100, 062004 (2008)
Lokajíček, Z. Hubáček, R. Otec, V. Šimák, P. Vokáč: Search for Scalar Neutrino
Superpartners in e + mu Final States in proton anti-proton Collisions at s**(1/2) = 1.96-TeV,
Phys. Rev. Lett. 100, 241803 (2008),
Lokajíček, Z. Hubáček, R. Otec, V. Šimák, P. Vokáč: A Combined search for the standard
model Higgs boson at s**(1/2) = 1.96-TeV, Phys. Lett. B 663, 26-36 (2008)
Lokajíček, Z. Hubáček, R. Otec, V. Šimák, P. Vokáč: Search for ZZ and Z gamma*
production in p anti-p collisions at s**(1/2) = 1.96-TeV and limits on anomalous ZZZ and ZZ
gamma* couplings, Phys. Rev. Lett. 100, 131801 (2008)
Lokajíček, Z. Hubáček, R. Otec, V. Šimák, P. Vokáč: Measurement of the shape of the
boson transverse momentum distribution in p anti-p ---> Z / gamma* ---> e+ e- + X events
produced at s**(1/2) = 1.96-TeV, Phys. Rev. Lett. 100, 102002 (2008)
7
Lokajíček, Z. Hubáček, R. Otec, V. Šimák, P. Vokáč: First measurement of the forwardbackward charge asymmetry in top quark pair production, Phys. Rev. Lett. 100, 142002
(2008)
Lokajíček, Z. Hubáček, R. Otec, V. Šimák, P. Vokáč: Search for squarks and gluinos in
events with jets and missing transverse energy using 2.1 fb**-1 of p anti-p collision data at
s**(1/2) = 1.96- TeV, Phys. Lett. B 660, 449-457 (2008)
Lokajíček, Z. Hubáček, R. Otec, V. Šimák, P. Vokáč: Simultaneous measurement of the
ratio B(t->Wb)/B(t->Wq) and the top quark pair production cross section with the D0 detector
at s**(1/2) = 1.96-TeV, Phys. Rev. Lett. 100, 192003 (2008),
Lokajíček, Z. Hubáček, R. Otec, V. Šimák, P. Vokáč: Measurement of the inclusive jet
cross-section in p anti-p collisions at s**(1/2) =1.96-TeV, Phys. Rev. Lett. 101, 062001 (2008)
Lokajíček, Z. Hubáček, R. Otec, V. Šimák, P. Vokáč: Study of direct CP violation in B+- --> J/psi K+- (pi+-) file decays, Phys. Rev. Lett. 100, 211802 (2008)
Lokajíček, Z. Hubáček, R. Otec, V. Šimák, P. Vokáč: Observation of the Bc Meson in the
Exclusive Decay B(c) ---> J/psi pi, Phys. Rev. Lett. 101, 012001 (2008)
Lokajíček, Z. Hubáček, R. Otec, V. Šimák, P. Vokáč: First study of the radiation-amplitude
zero in W gamma production and limits on anomalous WW gamma couplings at s**(1/2) =
1.96- TeV, Phys. Rev. Lett. 100, 241805 (2008)
Lokajíček, Z. Hubáček, R. Otec, V. Šimák, P. Vokáč: Evidence for production of single top
quarks, Phys. Rev. D 78, 012005 (2008)
Lokajíček, Z. Hubáček, R. Otec, V. Šimák, P. Vokáč: Search for decay of a fermiophobic
Higgs boson h(f) ---> gamma gamma with the D0 detector at s**(1/2) = 1.96-TeV, Phys. Rev.
Lett. 101, 051801 (2008)
Lokajíček, Z. Hubáček, R. Otec, V. Šimák, P. Vokáč: Search for pair production of doublycharged Higgs bosons in the H++ H-- ---> mu+ mu+ mu- mu- final state at D0, Phys. Rev.
Lett. 101, 071803 (2008)
Lokajíček, Z. Hubáček, R. Otec, V. Šimák, P. Vokáč: Search for large extra dimensions via
single photon plus missing energy final states at s**(1/2) = 1.96-TeV, Phys. Rev. Lett. 101,
011601 (2008)
Lokajíček, Z. Hubáček, R. Otec, V. Šimák, P. Vokáč: Measurement of the ratio of the p antip ---> W+c-jet cross section to the inclusive p anti-p ---> W+jets cross section, Phys. Lett. B
666, 23-30 (2008)
Lokajíček, Z. Hubáček, R. Otec, V. Šimák, P. Vokáč: Search for scalar top quarks in the
8
acoplanar charm jets and missing transverse energy final state in p anti-p collisions at s**(1/2)
= 1.96-TeV, Phys. Lett. B 665, 1-8 (2008)
Lokajíček, Z. Hubáček, R. Otec, V. Šimák, P. Vokáč: Measurement of the t anti-t production
cross section in p anti-p collisions at s**(1/2) = 1.96-TeV, Phys. Rev. Lett. 100, 192004
(2008)
Lokajíček, Z. Hubáček, R. Otec, V. Šimák, P. Vokáč: Search for W-prime Boson
Resonances Decaying to a Top Quark and a Bottom Quark, Phys. Rev. Lett. 101, 211803
(2008)
Lokajíček, Z. Hubáček, R. Otec, V. Šimák, P. Vokáč: Measurement of the differential crosssection for the production of an isolated photon with associated jet in p anti-p collisions at
s**(1/2) = 1.96-TeV, Phys. Lett. B 666, 435-445 (2008)
Lokajíček, Z. Hubáček, R. Otec, V. Šimák, P. Vokáč: Search for t anti-t resonances in the
lepton plus jets final state in p anti-p collisions at s**(1/2) = 1.96-TeV, Phys. Lett. B 668, 98104 (2008)
Lokajíček, Z. Hubáček, R. Otec, V. Šimák, P. Vokáč: Search for Higgs bosons decaying to
tau pairs in p anti-p collisions with the D0 detector, Phys. Rev. Lett. 101, 071804 (2008)
Lokajíček, Z. Hubáček, R. Otec, V. Šimák, P. Vokáč: Search for long-lived particles
decaying into electron or photon pairs with the D0 detector, Phys. Rev. Lett. 101, 111802
(2008)
Lokajíček, Z. Hubáček, R. Otec, V. Šimák, P. Vokáč: ZZ ---> l+ l- v anti-v production in p
anti-p collisions at s**(1/2) = 1.96-TeV, Phys. Rev. D 78, 072002 (2008)
Lokajíček, Z. Hubáček, R. Otec, V. Šimák, P. Vokáč: Search for scalar leptoquarks and Todd quarks in the acoplanar jet topology using 2.5 fb**-1 of p anti-p collision data at s**(1/2) =
1.96-TeV, Phys. Lett. B 668, 357-363 (2008)
Lokajíček, Z. Hubáček, R. Otec, V. Šimák, P. Vokáč: Observation of ZZ production in p
anti-p collisions at s**(1/2) = 1.96-TeV, Phys. Rev. Lett. 101, 171803 (2008)
Lokajíček, Z. Hubáček, R. Otec, V. Šimák, P. Vokáč: Measurement of differential Z /
gamma* + jet + X cross sections in p anti-p collisions at s**(1/2) = 1.96-TeV, Phys. Lett. B
669, 278-286 (2008)
Lokajíček, Z. Hubáček, R. Otec, V. Šimák, P. Vokáč: A Search for the standard model
Higgs boson in the missing energy and acoplanar b-jet topology at s**(1/2) = 1.96-TeV.
Phys. Rev. Lett. 101 (2008) 251802.
Lokajíček, Z. Hubáček, R. Otec, V. Šimák, P. Vokáč: Measurement of the electron charge
asymmetry in p anti-p ---> W + X ---> e nu + X events at s**(1/2) = 1.96-TeV, Phys. Rev.
Lett. 101 (2008) 211801.
9
Lokajíček, Z. Hubáček, R. Otec, V. Šimák, P. Vokáč: Precise measurement of the top quark
mass from lepton+jets events at D0, Phys. Rev. Lett. 101 (2008) 182001.
Lokajíček, Z. Hubáček, R. Otec, V. Šimák, P. Vokáč: Search for anomalous Wtb couplings
in single top quark production, Phys. Rev. Lett. 101 (2008) 221801.
Lokajíček, Z. Hubáček, R. Otec, V. Šimák, P. Vokáč: Search for third generation scalar
leptoquarks decaying into tau b, Phys. Rev. Lett. 101 (2008) 241802.
Lokajíček, Z. Hubáček, R. Otec, V. Šimák, P. Vokáč: Search for a scalar or vector particle
decaying into Zgamma in ppbar collisions at sqrt(s) = 1.96 TeV, Phys. Lett. B 671 (2008) 349
Lokajíček, Z. Hubáček, R. Otec, V. Šimák, P. Vokáč: Search for neutral Higgs bosons in
multi-b-jet events in p anti-p collisions at s**(1/2) = 1.96-TeV, Phys. Rev. Lett. 101 (2008)
221802
Lokajíček, Z. Hubáček, R. Otec, V. Šimák, P. Vokáč: Search for excited electrons in p anti-p
collisions at s**(1/2) = 1.96-TeV , Phys. Rev. D 77 (2008) 091102.
Lokajíček, Z. Hubáček, R. Otec, V. Šimák, P. Vokáč: : Measurement of B0(s) mixing
parameters from the flavor-tagged decay B0(s) ---> J/psi phi, Phys. Rev. Lett. 101 (2008)
241801.
Lokajíček, Z. Hubáček, R. Otec, V. Šimák, P. Vokáč: Measurement of the polarization of
the Upsilon(1S) and Upsilon(2S) states in p anti-p collisions at s**(1/2) = 1.96-TeV. Phys. Rev.
Lett. 101 (2008) 182004.
Lokajíček, Z. Hubáček, R. Otec, V. Šimák, P. Vokáč: Measurement of the forwardbackward charge asymmetry and extraction of sin**2 Theta(W)(eff) in p anti-p -> Z/gamma* +
X -> e+ e- + X events produced at s**(1/2) = 1.96$-TeVPhys. Rev. Lett. 101 (2008) 191801
[48] Z. Hubáček: Jet Measurements at D0, Acta Physica Polonica B, Vol 39 (2008), No 9, 25272531
10
Dílčí úkol 3: Experiment ATLAS
Řešitelský tým:
FZÚ AV ČR:
Vědečtí pracovníci: A. Kupčo, J. Mašík, P. Staroba, M. Taševský, L. Přibyl
Doktorandi:
O. Kepka, V. Juránek, M. Rarčišovský, M. Myška, P. Růžička,
M. Svatoš
MFF UK
Vědečtí pracovníci: T. Davídek, J. Dolejší, R. Leitner
Doktorandi:
M. Spousta
FJFI ČVUT
Vědečtí pracovníci: V. Šimák
Účast na vývoji, stavbě a provozu experimentu ATLAS na urychlovači LHC v CERN je po všech
stránkách největším projektem účasti českých pracovišť v základním výzkumu v oblasti subjaderné
fyziky. Stavba detektoru samotného je financována z jiných zdrojů. Centrum se přitom zaměřuje na
podporu přípravy fyzikálního programu tohoto experimentu. V dalším jsou podrobněji popsána témata, jimž se pracovníci Centra věnují
1. Projekt dopředného detektoru difrakčních protonů
2. Difrakční fyzika
3. Produkce vektorového bosonu Z
4. Hledání projevů substruktury kvarků.
5. Fyzika těžkých iontů
6. Fyzika bottom kvarku
7. Fyzika top kvarku
Jak je patrné z dalšího, byla v roce 2008 mimořádně aktivní skupina věnující se difrakční fyzice a
s tim spojeným projektem dopředného detektoru protonů. Naopak problematika hledání projevů
substruktury kvarků byla v podstatě dokončena. Na konci této části nově zmiňujeme aktivity týkající se trigrů, do nichž se aktivně zapojilo několik doktorandů a studentů Centra.
1. Projekt dopředného detektoru difrakčních protonů
Cílem projektu je navrhnout a začlenit do detektoru experimentu ATLAS subdetektor difrakčních
protonů rozptýlených pod velmi malými úhly. Projekt je připravován ve spolupráci s CEA Saclay,
Universitou ve Stony Brook a Polskou akademií věd v Krakově. V ČR plánujeme zajistit stavbu
mechanických částí pohyblivých trubic. Existuje zde bohatá zkušenost s římskými hrnci, jež jsou
v rámci jiných projektů pro experimenty TOTEM a ATLAS vyráběny firmou Vakuum Praha.
Dále pracujeme na návrhu chladicího zařízení křemíkových detektorů. I zde existuje bohatá zkušenost, obdobné chlazení bylo navrženo a realizováno skupinou V.Vacka pro experiment TOTEM. Ve
spolupráci s CEA Saclay se budeme podílet na testování vlastností křemíkových detektorů, sloužících k detekci difrakčních protonů. Skupina Centra se také významně podílí na tvorbě software a na
fenomenologických studiích podporujících a zvýrazňujících fyzikální význam celého projektu.
2. Difrakční fyzika
V r. 2008 jsme se věnovali následujícím tematickým okruhům:
− Exklusivní produkce Higgsova bosonu v SM a MSSM a možnosti jeho detekce na LHC
− Implementace disociace protonu do generátoru FPMC a včlenění generátoru difrakčních
procesů FPMC do ATLAS software
− Implementace foton-fotonových interakcí do generátoru FPMC
− Anomální vazbová konstanta fotonu s W bosony, studie proveditelnosti měření dopředným
detektorem difrakčních protonů
11
− Rychlá simulace průchodu protonů urychlovací trubicí a navrhovanými křemíkovými detektory – studium akceptance a rozlišení
− Detailní simulace půchodu protonů Si-detektory
− Alignment detektorů na 220 m
Publikace
[1] FP420 R&D Collab., M.G. Albrow et al., The FPR420 R&D Project: Higgs and New Physics
with forward protons at the LHC , arXiv: 0806.0302 [hep-ex]
[2] V. Juránek, Exclusive Diffractive Higgs Boson at the LHC, Acta Physica Polonica B39
(2008) 2539.
[3] S. Heinemeyer, V. Khoze, M. Ryskin, J. Stirling, M. Taševský and G. Weiglein, “Studying the
MSSM Higgs sector by forward proton tagging at the LHC, Eur. Phys. J. C53 (2008) 231.
[4] S. Heinemeyer, V. Khoze, M. Ryskin, J. Stirling, M. Taševský and G. Weiglein, Central
Exclusive Diffractive MSSM Higgs-Boson Production at the LHC, J. Phys. Conf. Ser. 110
(2008) 072016.
[5] S. Heinemeyer, V. Khoze, M. Ryskin, M. Taševský and G. Weiglein, Central Exclusive
Production of BSM Higgs Bosons at the LHC, arXiv: 0811.4571 [hep-ph].
[6] M. Taševský, Diffractive Physics Program in ATLAS experiment, Nucl. Phys. B Proc. Suppl.
179 (2008) 187.
[7] O. Kepka and C. Royon, Looking for the Diffractive Exclusive Signal in the Dijet Mass
Fraction Measurement, Acta Physica Polonica B39 (2008) 2533.
[8] O. Kepka, WWgamma coupling in photon-photon processes at the LHC, Nucl. Phys. B Proc.
Suppl. 179 (2008) 265.
[9] O. Kepka and C. Royon, Anomalous WW gamma coupling in photon-induced processes using
forward detectors at the LHC, Phys. Rev. D78 (2008) 073005.
Konference a workshopy
[10] V. Juránek, “Exclusive Higgs production in b bbar”, International meeting on Low x Physics,
Colimbari, Crete, July 6-10. 2008.
[11] V. Juránek, SM H->bb, International meeting on Forward Physics at LHC, Manchester, UK,
December 6-8. 2008
[12] M. Taševský, Studying the MSSM Higgs Boson Sector using forward proton tagging at LHC,
The XVI International workshop on Deep Inelastic Scattering and related subjects (DIS2008),
Londýn, duben 2008.
[13] M. Taševský, Diffractive Physics Program in ATLAS experiment, The International
workshop on High Energy Photon-Photon Collisions at LHC, CERN, Switzerland, April
2008.
[14] M. Taševský, “The AFP Project in ATLAS”, International meeting on Low x Physics,
Colimbari, Crete, July 6-10. 2008.
[15] M. Taševský, Update on MSSM Central Exclusive Production of Higgs boson at LHC,
International meeting on Forward Physics at LHC, Manchester, UK, December 6-8. 2008.
[16] O. Kepka, “WWgamma coupling in photon-photon processes at the LHC”, The XVI
International workshop on Deep Inelastic Scattering and related subjects, London, UK, April
2008.
12
[17] O. Kepka, WWgamma anomalous coupling in two-photon processes at the LHC,
International meeting on Forward Physics at LHC, Manchester, UK, December 6-8. 2008
3. Produkce vektorového bosonu Z
V roce 2008 byla završena práce na výzkumné zprávě Electroweak Boson cross section Measurements, jejímž spoluaotorem je P. Staroba. Ten do zprávy přispěl svými výsledky týkajícícmi se
měření diferenciálního účinného průřezu Z bosonu v rozpadovém kanálu Z->ee. Spolu s ostatními
byla tato výzkumná zpráva vydávána v roce 2008 jako součást výzkumné zprávy CERN-OPEN2008-020 http://cdsweb.cern.ch/record/1125884?ln=en. Vlastní výsledky P. Staroby dosažené při
přípravě fyzikálního programu jsou popsány ve vnitřní výzkumné zprávě experimentu ATLAS
ATL-PHYS-INT-2008-036: http://cdsweb.cern.ch/record/1132801?ln=en
P. Staroba vykonává od listopadu 2008 funkci Monte Carlo Production Contact, jež navazuje na jeho předchozí funkci Monte Carlo Product Manager. Stejně jako u ní se jedná o technickou práci
nutnou k zabezpečení experimentu, ale důraz kladen na koordinaci v rámci pracovní skupiny Standard Model i s dalšími fyzikálními skupinami při vytváření souborů interakcí na úrovni generátorů.
Na zkoumání produkce bosonů W a Z se pod vedením P. Staroby a v rámci pracovní skupiny Standardní model podílejí i jeho dva doktorandi. Miroslav Myška se v rámci své doktorské práce Measurement of the cross section of the vector boson pair production via double parton scattering at the
ATLAS experiment. zabývá efekty dvou a více partonových tvrdých srážek, které budou na LHC
hrát důležitou roli. Své dosavadní výsledky popsal ve vnitřní výzkumné zprávě ATL-COM-PHYS2008-040, http://cdsweb.cern.ch/record/1096882?ln=en .
Michal Svatoš obhájil diplomovou práci Dependence of reconstructed kinematic characteristics of
Z boson on the uncertainty of E-p scale in experiment ATLAS na FJFI . Téma jeho doktorské práce
Produkce těžkých kvarků v interakcích proton-proton je velmi příbuzné problematice produkce a
vlastností top kvarku, jimiž se v Centru zabývají skupiny na MFF UK, FJFI ČVUT i FZÚ (viz níže).
4. Projevy substruktury kvarků.
V květnu 2008 obhájil L. Přibyl svou disertační práci věnovanou zkoumání schopnosti detektoru
ATLAS detekovat projevy substruktury kvarků, jež byla podrobně popsána ve zprávě o činnosti
Centra za rok 2007 a odjel na stáž do CERN. Práce na této tématice jsou tedy dokončeny a získané
výsledky jsou připraveneé ve formě vhodné pro okamžité srovnání s daty.
5. Fyzika těžkých iontů
V roce 2008 jsme pokračovali v přípravě fyzikálního programu opírajícího se o studium jetů. Vyvíjeli a testovali jsem metody pro detekci jetů nad měkkým pozadím v rámci programového prostředí
ATHENA, studovali jsme možnosti měření fragmentačních funkcí a rozdělení příčných hybností jetů. Zahájili jsme přípravu dedikovaných podmínek triggeru pro těžké ionty. Hlavní podíl na těchto
aktivitách má doktorand M. Spousta, do práce se zapojili i diplomanti M. Rybář a T. Kosek.
Vystoupení a články v roce 2008:
• M. Spousta: poster na konferenci Quark Matter 2008, Jaipur, India, Feb. 4-10, 2008
• J. Dolejší: vystoupení na Workshop ECT*, Trento, únor 2008, arXiv:0804.2021v1
• M. Spousta: vystoupení na konferenci Physics at LHC – 2008, Sept. 29 – Oct. 4, 2008, Split,
• M. Spousta: vystoupení na konferenci PANIC 2008, Nov. 9-14, 2008, Eilat Israel
• Grau, N ; Cole, B A ; Holzmann, W G ; Spousta, M ; Steinberg, P Identification and Rejection of Fake Reconstructed Jets From a Fluctuating Heavy Ion Background in ATLAS.
arXiv:0810.1219. - 2008. - 6 p. (submitted to EPJ)
6. Fyzika bottom kvarku.
13
V této problematice je velmi aktivní skupina na MFF UK, předevěím P. Řezníček, který má
v experimentu ATLAS několik důležitých funkcí ve správě a vývoji software. Do srpna 2008 byl
koordinátorem části tzv. CSC (Computing System Commissioning) zpráv pro oblast vzácných rozpadů B-hadronů, od února 2008 zodpovídá za validaci EvtGen generátoru a průběžně spravuje několika SW balíčků v Atheně. P. Řezníček se významně podílel na dokončení první verze části zprávy o vzácných semileptonových rozpadech, jež obsahuje offline analýzu dat a první verzi LVL2 triggerového algoritmu i na formulaci triggeru 1 úrovně pro dimionové kanály. Pod jeho vedením vytvořil v rámci své diplomové práce D. Scheirich topologický trigger pro vzácný rozpad Lb ->
L0µ+µ-. Studoval také potenciálně důležitý příspěvek Drell-Yan mionových párů k pozadí pro semileptonové vzácné rozpady.
Pro tuto činnost bylo nutno provést řadu technických kroků, především připravit Monte-Carlo simulace semileptonových vzácných rozpadů, adaptovat vertex-fitovacího algorimu na novou parametrizaci rekonstruovaných drah a prověřit EvtGen generátoru pro každou novou verzi Atheny.
7. Fyzika top kvarku.
Této tématice se věnují skupiny na FJFI ČVUT a ve FZÚ. Skupina ve FJFI zkoumá vlastnosti a interakce top kvarku. Zabývá se přitom zejména schopnosti detektoru ATLAS provést přesné měření
hmotnosti top kvarku a zkoumáním spinových korelací z jako možného projevu extra dimezí (produkce top kvarků přes virtuální graviton v modelech ADD i Randal-Sundrum). Do programu této
skupiny se zapojil také diplomant K Augsten, jenž obhájil úspěšně bakalářkou práci na téma: Měření hmotnosti kvarků. Získané zkušenosti z experimentu D0 v současnosti aplikuje na podmínky měření hmoty top kvarku na LHC v dvouleptonových kanálech.
V říjnu 2008 nastoupila do FZÚ jako doktorandka J. Schovancová. Pod vedením J. Chudoby zabývá studiem vlastností top kvarku se zaměřením na problematiku počítačového zpracování naměřených dat. Jiří Chudoba se zúčastnil pracovních setkání International Workshop on Top Quark Physics v Itálii a CZ – SK Collider Physics Workshop na Slovensku.
Vývoj DAQ a triggeru.
Do problematiky přípravy fyzikálního programu patří vývoj systému sběru dat a trigerovaní. Této
problematice se v roce 2008 intenzivně věnoval zejména J. Mašík, který je v CERN na dlouhodobém pobytu. Na řadě konkrétních otázek spojených s triggerem vyšší úrovně (HLT) s ním v roce
2008 začali spolupracovat mladí pracovnicí Centra M.Marčišovský, P.Růžička a M. Zeman. Jednou
z otázek, kterým se M.Marčišovský věnuje je vyhodnocení rekonstrukce drah částic v on-line (který
používá trigger) a off-line algoritmech. K tomuto účelu vypracoval specielní programový balík, který implementoval do rekonstrukčního programu ATHENA. V návaznosti na analýzu kosmických
mionů se též věnuje vyhodnocení triggeru pro tento typ dat. P.Růžička se věnuje specifickým otázkám triggeru pro difrakční procesy.
14
Dílčí úkol 4: Experimenty v astročásticové fyzice
Řešitelský tým:
FZÚ AV ČR:
Vědečtí pracovníci: M. Boháčová, J. Grygar, J. Chudoba, M. Prouza, J. Řídký, P. Trávníček,
Doktorandi:
T. Kárová, P.Nečesal, M. Nyklíček, R. Šmída, J. Schovancová
MFF UK
Vědečtí pracovníci: D. Nosek, L. Rob
doktorand:
D. Nedbal
Observatoř Pierre Auger
V roce 2008 se pracovní skupina Centra zaměřila na následující tři hlavní okruhy problémů:
• Stanovení závislosti extinkce na vlnové délce
• Přesné určení fluorescenčního zisku
• Stanovení energetické spektra
Stanovení závislosti extinkce na vlnové délce
Dokončili jsme analýzu fotometrických dat získaných robotickým teleskopem FRAM od konce
roku 2005. Využili jsme nejen měření z fotoelektrického fotometru, ale ke kalibraci fotometrických měření a k ověření jejich kvality byla využita i analýza snímků ze širokoúhlé CCD kamery,
jež je na robotickém teleskopu umístěna. To umožnilo identifikaci období s oblačností a rozpoznání měření jež byla ovlivněna poruchou filtrového posuvu fotometru, k němuž došlo v létě 2006.
Základním výstupem robotického dalekohledu bylo určení Angstromova koeficientu, který popisuje závislost aerosolové extinkce na vlnové délce. K tomuto měření jsme využili sadu několika desítek standardních jasných hvězd. Výsledek analýzy souhlasí s teoretickými předpoklady o vlastnostech atmosféry v prostředí pampy, kde hrubé prachové částice patří mezi nejběžnější aerosoly.
V takovém případě se očekává, že extinkce prakticky není závislá na vlnové délce a Angstromův
koeficient je roven nule. Zároveň jsme zkoumali, jaký vliv má tento parametr při rekonstrukci spršek kosmického záření. Prokázali jsme, že vliv tohoto parametru je relativně malý, dochází
k systematickému posunu v určení energie o pouhé 1% a o 2% v určení polohy maxima spršky.
Přesné určení fluorescenčního zisku
Této problematice bylo věnováno speciální číslo časopisu Nuclear Instruments and Methods A.
Byly v němm zveřejněny veškeré dosavadní výsledky experimentu AIRFLY a tyto výsledky byly
uvedeny do kontextu s výsledky podobných experimentů.
Dílčí publikace zahrnují relativní měření jako je závislost fluorescence vzduchu na energii nalétávajících částic v rozmezí 0.5 – 420 eV [2], závislost intenzity jednotlivých čar na tlaku [4], teplotě
a vlhkosti [3] v rozsahu relevantním pro studium atmosférických spršek. Čtvrtým příspěvkem je
předběžný výsledek nové metody určení absolutního fluorescenčního zisku [5]. Podrobný popis
interakční komory použité při měření teplotní závislosti je v [1]. Další měření připravována v rámci projektu AIRFLY mají za cíl ověřit zpřesnit naměřenou hodnotu absolutního fluorescenčního
zisku. První testy proběhly ve Fermilab na svazku protonů o energii 120 GeV. Dále se plánuje měření na elektronovém svazku v laboratoři v Brookhavenu při energii 80 MeV, což je nejtypičtější
energie sekundárních částic spršek kosmického záření.
Stanovení energetického spektra
Hlavní fyzikální výsledek v roce 2008 se týká měření energetického spektra kosmického záření
extrémních energií nad 2,5 × 1018 eV [5] povrchovým detektorem, které ukazuje potlačení toku
částic při energiích vyšších než 4 × 1019 eV. Potlačení toku částic na konci energetického spektra
bylo předpovězeno v šedesátých letech a vzniká díky postupným ztrátám energie částic kosmické15
ho záření při interakcích s fotony reliktního záření (tzv. Greisenův-Zacepinův-Kuzminův mechanismus GZK). Tento mechanismus přináší limit na maximální vzdálenost možných zdrojů pozorovaných nejenergetičtějších částic kosmického záření od Země, která musí být menší než 100
megaparseků. Samotné pozorování potlačení toku na energii rovnající se přibližně předpovědi ještě nemusí znamenat přímo naplnění scénáře realizace mechanismu GZK - bylo by možné si stále
představit konec mechanismu urychlování ve zdrojích na této energii. Současné pozorování anizotropie kosmického záření [7] je však silným podpůrným argumentem pro tvrzení, že částice
vznikají v blízkých astrofyzikálních objektech a ztrácejí energii GZK mechanismem. Na obrázku
níže je zřetelné potlačení toku částic při energiích vyšších než 4 × 1019 eV.
V souvislosti s obsahem tohoto článku jsme se zabývali kalibrací energie, při niž je na hybridních
událostech srovnán parametr povrchového detektoru citlivý na primární energii s kalorimetrickým
Obrázek: Energetické spektrum kosmického záření v oblasti nejvyšších energií pozorované na
Observatoři Pierra Augera. Zeleně šrafovaná oblast ukazuje pokles toku vlivem GreisenovaZacepinova-Kuzminova mechanismu.
měřením detektoru fluorescenčního. Zbývá ještě podrobněji prozkoumat další zajímavou oblast
energetického spektra tzv. kotník (kolem 4× 1018 eV, kde dochází ke změně spektrálního indexu a
kde se realizuje přechod od galaktických k extragalaktickým zdrojům nebo dochází k mechanismu
zvaného v literatuře DIP, při němž zpomalené GZK protony interagují s reliktními fotony a dávají
vznik páru elektron pozitron. Během následujících let dojde ke zvětšení statistiky a práce na spektru tak zdaleka nekončí.
Pro řešení těchto problémů jsme se zabývali také vývoje software.Vytvořili jsme nástroje pro masovou produkci knihoven Monte Carlo simulací spršek kosmického záření v gridovém prostředí a
to jak vývoje spršek v atmosféře (program CORSIKA), tak částečně i simulace odezvy detektoru.
Knihovny na úrovni simulace rozvoje spršky obsahují přes 35 tisíc spršek indukovaných protony a
železem. 170 tisíc událostí byl plně simulován povrchový detektor a provedena jejich rekonstrukce.
Jedná se o nejrozsáhlejší knihovny spršek kosmického záření simulované v rámci kolaborace
AUGER. O virtuální organizaci Auger, její správě, průběhu produkčních kampaní a nástrojích pro
posílání úloh a jejich kontrolu jsme referovali na konferencích [16,17].
Nadále se také zabýváme zkoumáním vlivu galaktického a extragalaktického magnetického pole
na směr příletu nabitých částic kosmického záření. V článek [6] je podrobně popisána metoda pozorování anizotropie kosmického záření z roku 2007. V práci [9] je poprvé stanoven limit na
16
množství fotonů v kosmickém záření o extrémních energiích, jenž je klíčový pro stanovení mechanismu vzniku kosmického záření se realizuje, tj. zda kosmické záření vzniká v astrofyzikálních
objektech nebo se rodí rozpadem hypotetických supertěžkých částic. Změřený limit je na úrovni
několika procent, což je v rozporu se scénářem produkce částic kosmického záření rozpadem, kdy
by totiž měla být pozorovaná frakce fotonů o řád vyšší.
Aspekty spojené s modely jádro jaderných interakcí, jejich vliv na energetickou kalibraci detektoru, na zjišťování složení kosmického záření i způsoby, jak je možné modely testovat na datech experimentu AUGER byly tématem konferenčního příspěvku [15].
Publikace:
[1] J. Řídký, M. Boháčová et al. for AIRFLY Collab.: Temperature chamber for measurement of
fluorescence yield and nitrogen spectrum in the project AIRFLY. Optik, v tisku.
[2] M. Ave et al (Airfly Collaboration, M.Boháčová, J. Řídký), Energy dependence of air fluorescence yield measured by AIRFLY, Nucl. Instrum. Meth. A 597 (2008) 46 - 49.
[3] M. Ave et al (Airfly Collaboration, M.Boháčová, J. Řídký), Temperature and humidity dependence of air fluorescence yield measured by AIRFLY, Nucl. Instrum. Meth. A 597 (2008)
50 - 54.
[4] M. Ave et al (Airfly Collaboration, M.Boháčová, J. Řídký), Spectrally resolved pressure dependence measurements of air fluorescence emission with AIRFLY, Nucl. Instrum. Meth. A
597 (2008) 41 – 45
[5] M. Ave et al (Airfly Collaboration, M.Boháčová, J. Řídký), A novel method for the absolute
fluorescence yield measurement by AIRFLY, Nucl. Instrum. Meth. A 597 (2008) 55 – 60
[6] J. Abraham et al.(AUGER COLLABORATION: M. Boháčová, J. Chudoba, V. Halenka, T.
Kárová, P. Nečesal, D. Nosek, M. Prouza, J. Řídký, R. Šmída, P. Trávníček) Observation
of the suppression of the flux of cosmic rays above 4x10^19eV. Phys. Rev. Lett. 101 (2008)
061101(1) - 061101(7).
[7] J. Abraham et al. (AUGER COLLABORATION, M. Boháčová, T. Kárová, P. Nečesal, D.
Nosek, M. Prouza, J. Řídký, R. Šmída, P. Trávníček), Correlation of the highest-energy
cosmic rays with the positions of nearby active galactic nuclei, Astropart Phys. 29 (2008) 188
– 204,
Nosek, M. Prouza, J. Řídký, R. Šmída, P. Trávníček), Upper limit on the diffuse flux of ultrahigh energy tau neutrinos from the Pierre Auger Observatory, Phys. Rev. Lett. 100 (2008)
211101(1)
Nosek, M. Prouza, J. Řídký, R. Šmída, P. Trávníček), Upper limit on the cosmic-ray photon
flux above 1019 eV using the surface detector of the Pierre Auger Observatory, Astropart Phys.
29 (2008) 243 - 256.
[10] I. Allekotte et al. (AUGER COLLABORATION, M. Boháčová, T. Kárová, P. Nečesal, D.
Nosek, M. Prouza, J. Řídký, R. Šmída, P. Trávníček): The surface detector system of the
Pierre Auger Observatory, Nucl. Instrum. Meth. A 586 (2008) 409 - 420.
[11] C. Bonifazi et al. (AUGER COLLABORATION, M. Boháčová, T. Kárová, P. Nečesal, D.
Nosek, M. Prouza, J. Řídký, R. Šmída, P. Trávníček): A model for the time uncertainty measurements in the Auger surface detector array, Astropart Phys. 28 (2008) 523 - 528.
17
[12] H. Geenen et al. (AUGER COLLABORATION, M. Boháčová, T. Kárová, P. Nečesal, D.
Nosek, M. Prouza, J. Řídký, R. Šmída, P. Trávníček): Analysis of the Pierre Auger fluorescence data, Nucl. Instrum. Meth. A 588 (2008) 176 - 180.
[13] F. Salamida et al. (AUGER COLLABORATION, M. Boháčová, T. Kárová, P. Nečesal, D.
Nosek, M. Prouza, J. Řídký, R. Šmída, P. Trávníček): The analysis of hybrid events in the
Pierre Auger Observatory , Nucl. Instrum. Meth. A 588 (2008) 207 - 210.
[14] D. D. Urso et al. (AUGER COLLABORATION, M. Boháčová, T. Kárová, P. Nečesal, D.
Nosek, M. Prouza, J. Řídký, R. Šmída, P. Trávníček): Multiparametric topological analysis
(MTA) for the study of the primary CR composition: Performances with Auger simulated data
Nucl. Instrum. Meth. A 588 (2008) 171 - 175.
Konfereční přípěvky
[15] P. Trávníček, Results of the Pierre Auger Observatory - aspects related to hadronic interaction
models, International Symposium on Multiparticle Dynamics, DESY Hamburg, September 1520 2008, to appear in the proc.
[16] J. Schovancová et al., Experience with Large Scale Simulations on the EGEE Grid for the
AUGER collaboration, Proceedings of the Third Conference of the EELA Project, CIEMAT,
2008, str.: 283;291 , ISBN: 978-84-7834-565-6.
[17] Konferenční vystoupení (pouze presentace, ne článek):
•
•
J. Schovancová et al., VO AUGER Large Scale Monte Carlo Simulations using the EGEE
Grid Environment, Clermont-Ferrand, France, 3rd EGEE User Forum, February 11-14, 2008.
J. Schovancová, J. Chudoba,P. Trávníček, VO AUGER – on Exploration of the Cosmic
Rays Mysteries, Istanbul, Turkey, EGEE 2008 Conference, EGEE 2008 Conference (poster).
Experiment HESS
Obsevatoř HESS (High Energy Stereoscopic System) je umístěna v Namibii a na jejím provozu se
podílí dva pracovníci ÚČJF MFF UK, L. Rob a D. Nedbal. Jejich činnost měla dvě úrovně:
Analýza dat a jejich interpretace s cílem hledat gamma záření z extragalaktických zdrojů.
Toto záření je optimálním nástrojem ke studiu procesů spojených s urychlováním kosmického
záření na velmi vysoké energie a HESS má potenciál využít svoji citlivost k objevu nových zdrojů
kosmického záření. Hlavními kandidáty jsou kupy galaxií, které díky svým rozměrům a vysokým
magnetickým polím mohou efektivně “věznit” částice hadronového kosmického záření po dobu
přesahující stáří vesmíru. Kosmické záření v těchto objektech tak v sobě nese informaci o celé
historii jejich tvorby. D. Nedbal byl zodpovědný právě za analýzu kup galaxií. Je spoluatorem
článku, v němž se podařilo na základě nepřímého pozorování odvodit horní mez na celkovou
energii kosmického záření ve dvou konkrétních kupách galaxií. V práci [2] se zabývá objevem
nového aktivního galaktického jádra v oboru velmi vysokých energií.
Vývoj nového software pro analýzu dat. D. Nedbal se podílel na vývoji nového software pro
vyhodnocování a odečítání pozadí a pro rekonstrukci vlastností primárního gama záření, jenž po
dokončení v roce 2009 zlepší citlivost instrumentů HESS po standardním zpracování dat.
Vybrané publikace:
[1] F. Aharonian et al (HESS Collab, D. Nedbal, L. Rob): Limits on an energy dependence of the
speed of light from a flare of the active galaxy PKS 2155-304, Phys. Rev. Lett. 101:170402,
2008.
[2] J.-P. Lenain, D. Nedbal + 5 dalších spoluautorů: Discovery of VHE gamma-rays from RGB
J0152+017, arXiv:0808.2466 [astro-ph].
[3] F. Aharonian et al (HESS Collab, D. Nedbal, L. Rob): HESS upper limits for Kepler’s
supernova remnant, Astronomy & Astrophysics 488 (2008) 219.
18
Dílčí úkol 5: Projekt mezinárodního lineárního urychlovače
Řešitelský tým:
FZÚ AV ČR:
Vědečtí pracovníci: J. Cvach, J. Smolík, V. Vrba, J. Zálešák
Techničtí pracovníci: M. Janata, I. Polák, L. Tomášek, M. Tomášek, J.Popule, P. Šícho
Doktorandi: M. Havránek, J. Kvasnička, M. Marčišovský, P. Růžička,
MFF UK
Vědečtí pracovníci: Z. Doležal, Z. Kodyš, J. Žáček
Techničtí pracovníci: P. Kvasnička
Doktorandi:
P. Řezníček, Z. Drásal, J. Scheirich
Hadronový kalorimetr
Prototyp TileHcal byl testován ve svazku ve Fermilab v období červenec-září 2008 za účasti J. Zálešáka. FZÚ dodal kalibrační elektroniku pro 38 detekčních rovin kalorimetru, která vyrábí laditelné
světelné záblesky pomocí LED, které jsou podobné scintilačním zábleskům, které vytvářejí nabité
částice při průchodu scintilátorem. Znamená to, že délka záblesku nesmí je kratší než 10 ns, záblesky jsou být laditelné v´intenzitě a simulují různou multiplicitu částic v destičce scintilátoru. Odpověď detektoru na LED záblesky jsou zapisovány na disk spolu s daty a využity při korekci dat. Celkový počet kontrolovaných fotodetektorů (křemíkových fotonásobičů) je kolem 7500. Kalibrační
data byla využita na zpracovaných datech z CERN z r. 2007. Bylo zjištěno, že vlákna, která vedou
záblesky na křemíkový fotonásobič ve scintilátoru, pokrývají aktivní plochu fotodetektoru jen z
80%. Toto zjištění je důležité pro opravu nelinearity odezvy detektoru. Připravuje se publikace o
hadronovém kalorimetru pro časopis JINST.
Pro další prototyp
hadronové kalorimetru jsme navrhli a vyrobili prototyp kalibrační elektroniky s
menším rušením (původní obdélníkový
tvar pulsu LED byl
změněn na sinusoidální). Kmitavý obvod využívá indukčnost o velikosti cca
50 nH, která je vytvořena přímo na desce
tištěných spojů. Délka světelného je cca 3
ns a záblesk je laditelný v amplitudě. Pro
optimální délku světelného záblesku 5-10
ns bude potřeba zvětšit indukčnost na cca 120 nH. Prototyp obsahuje 6 ks kalibrátorů (viz obrázek
vlevo), mikroprocesor pro řízení kalibrační elektroniky z počítače a systém sběru dat ve standardu
LabView.
Kromě vývoje kalibrační elektroniky jsme se zabývali zjednodušením optického systému, který přivádí záblesky LED do scintilátorů. Původní systém rozváděl světlo z jedné LED 18 optickými
vlákny do 18 scintilátorů. Rozhodli jsme se pro systém, ve kterém jedno optické vlákno přivádí světelné záblesky do jedné řady scintilátorů na délce cca 2 m ( 70 scintilačních destiček). Ze dvou
19
možností – komerční vlákno stranově vyzařující světlo a optické vlákno s vyřezanými vrypy splňovala požadavek na homogenitu vyzařovaného světla na celé délce lépe druhá varianta. Vlákno s
vrypy pro nás vyvíjela firma Safibra Říčany. Homogenita vyzařovaného světla pro 70 zářezů dosáhla 20%. Cílem je dosáhnout ±15% a dále zvyšovat intenzitu vyzařovaných záblesků LED světla.
V roce 2009 dodáme 2 vlákna a kalibrační elektroniku pro testy jedné roviny nového prototypu
scintilačního kalorimetru o rozměrech 12 x 12 scintilačních destiček o rozměrech 30 x 30 x 3 mm3.
Elektromagnetický kalorimetr
V práci [1] je popsán prototyp, elektronika sběru dat a soubory dat, které byly získány ve svazcích
částic v r. 2006. Velice efektivní elektromagnetický kalorimetr byl zkonstruován jako vzorkovací
kalorimetr s vysokým stupněm granularity. Absorbátor tvoří wolfram, aktivní detektory jsou tvořeny velkoplošnými křemíkovými diodami o ploše 1 x 1 cm2. Aktivní plocha prototypu kalorimetru
je 18 x 18 cm2 a je tvořen třiceti vrstvami. Polovina křemíkových senzorů byla navržena ve Fyzikálním ústavu AV ČR a vyrobena v českém průmyslu.
Dráhový detektor SiLC
Skupina na MFF UK se účastní vývoje a návrhu dráhového (SiLC) detektoru. V roce 2008 její členové testovali prototypy detekčních modulů na testovacích svazcích v CERNu. V červnu byly testovány prototypy stripových křemíkových detektorů speciálně navržených pro projekt ILC, a vyrobených firmou Hamamatsu. Na svazku 120 GeV pionů v CERNu byla zkoumána odezva těchto detektorů na vysokonenergetické částice, a zejména prostorové rozlišení, dosažené na různých konfiguracích stripů (tloušťka stripu, počet mezistripů, apod.). Na instalaci a směnách se podíleli Z. Doležal, P. Kvasnička a Z. Drásal.
Zpracování dat z tohoto měření je prováděno ve Vídni a v Praze pomocí programových modulů vyvinutých na MFF (P. Kvasnička). Výsledky měření rozlišení polohy jednotlivých konfigurací stripů
byly prezentovány P. Kvasničkou na mezinárodních poradách SiLC v CERNu a v Santanderu, a na
poradě EUDET v Amsterdamu. Byly také publikovány ve výzkumné zprávě Eudet-Memo-2008-15
a jsou předmětem připravované publikace.
Některé z detektorů Hamamatsu byly opatřeny speciální úpravou, která zvyšuje průhlednost detektorů pro infračervený laserový svazek, a má sloužit k polohovému justování detektorů (alignment).
Tyto detektory byly osazeny nově vyvinutými čipy SITRA130 a testovány v laboratoři na univerzitě v Paříži. Software pro zpracování měření připravil opět P. Kvasnička.
20
Vrcholový detektor DEPFET
Skupina na MFF se intenzívně podílela také na vývoji a testování navrhovaného vrcholového detektoru na bázi pixelového detektoru DEPFET. V Praze byly 2 moduly tohoto detektoru před jejich
použitím na svazku částic.podrobeny testům pomocí fokusovaného laserového svazku. Byla provedena energetická kalibrace odezvy detektoru na různé druhy záření. Dále se tato skupina podílela na
testech detektorů v CERN, kde bylo ve svazku instalováno 7 detektorů DEPFET. Výsledky jsou
zpracovávány na univerzitě v Bonnu a ve Valencii, avšak nejúplnější analýza provedli P. Kodyš a
P Kvasnička. Celý programový systém je popsán v [5].
Kromě využití pro ILC se detektoru DEPFET naskytla další zajímavá příležitost. O jeho použití
projevila zájem kolaborace, která se zabývá návrhem modernizace detektoru Belle pro urychlovač
KEK-B. Skupina DEPFET připravila návrh použití 2-3 vrstev pixelových detektorů jako vrcholový
detektor sBelle, a ten byl přijat projektem sBelle do základního návrhu nového detektoru. Zapojili
jsme se do tohoto projektu a byli pověřena přípravou a koordinací testů na svazku částic. DEPFET
tak získá možnost použití v experimentu, jehož časový horizont (spuštění v 2013) je bližší než ILC,
a získané zkušenosti pak bude možno využít ve vývoji detektoru pro ILC.
Publikace:
[1] J. Repond, …, J. Cvach, P. Gallus, M. Havránek, M. Janata, M. Marčišovský, I. Polák, J.
Popule, P. Růžička, J. Smolík, P. Šícho, L. Tomášek, M. Tomášek, V. Vrba, J. Zálešák, J.
Žáček, Design and electronics commissioning of the physics prototype of a Si-W electromagnetic calorimeter for the International Linear Collider, 20008 JINST 3 P08001.
[2] C. Adloff, …, J. Cvach, P. Gallus, M. Havránek, M. Janata, M. Marčišovský, I. Polák, J.
Popule, P. Růžička, J. Smolík, P. Šícho, L. Tomášek, M. Tomášek, V. Vrba, J. Zálešák, J.
Žáček, Response of the CALICE Si-W electromagnetic calorimeter physics prototype to
electrons, NIM A.v tisku
[3] J. Cvach, M. Janata, J. Kvasnička, D. Lednický, I. Polák, J. Smolík, J. Zálešák, Calibration prototype for the EUDET AHCAL, EUDET report 07 – 2008.
http://www.eudet.org/e26/e26/e27/e825/EUDET_report_07.pdf
[4] Velthuis, J. J., Z. Drasal, D. Scheirich, Z. Doležal, P. Kvasničkaet al. A DEPFET Based
Beam Telescope With Submicron Precision Capability, IEEE TNS, 55(2008)662-666
[5] Z. Doležal, Z. Drásal, P. Kodyš, P. Kvasnička a P. Řezníček: Depfet beam test alignment
and resolution analysis, Eudet-Memo-2008-10, http://www.eudet.org/e26/e28/e615/e757/eudetmemo-2008-10.pdf
[6] Th. Bergauer, Z. Doležal, Z. Drásal, P. Kvasnička et al.: Resolution studies on silicon strip
sensors with fine pitch, Eudet-Memo-2008-15,
http://www.eudet.org/e26/e28/e615/e782/EUDET-Memo-2008-15.pdf,
Konferenční vystoupení:
[1] J. Cvach, Calorimeters with scintillator at the International Linear Collider, SCINT 2007, IEEE Trans. Nucl. Sci., 55 (2008) 1308-1313.
[2] J. Zálešák, ILC and GDE meeting (LCWS 2008), Illinois University, Chicago, listopad 2008,
bude publikováno v Proceedings konference.
[3] J. Zálešák, Optical part of the CMB for AHCAL – CALICE Workshop 2008, Varšava, červen
2008.http://ilcagenda.linearcollider.org/conferenceDisplay.py?confId=2642
[4] I. Polák, Electronics part of the AHCAL calibration system Workshop 2008, Varšava, červen
2008, http://ilcagenda.linearcollider.org/conferenceDisplay.py?confId=2642
21
6. Vývoj a testování polovodičových detektorů
Řešitelský tým:
FZÚ AV ČR:
Vědečtí pracovníci: V.Vrba
Techničtí pracovníci: L. Tomášek, J. Popule, P. Šícho
MFF UK
Vědečtí pracovníci: Z. Doležal, Z. Kodyš
Doktorandi:
P. Řezníček, Z. Drásal
Převážná většina aktivit na tomto dílčím úkolu se týkala vývoje a testování polovodičových detektorů pro mezinárodní projekt lineárního rychlovače elektronů a protonů, jež jsou popsány v předchozím dílčím úkolu.
22
Dílčí úkol 7: Zpracování experimentálních dat
Řešitelský tým:
FZÚ AV ČR:
Vědečtí pracovníci: J. Chudoba, M. Lokajíček
Počítačoví specialisté: L. Fiala, T. Kouba, J. Krásová, J. Kundrát, K.Píška, J. Švec
MFF UK
Počítačoví specialisté: P. Tas
Cílem tohoto dílčího úkolu je v rámci spolupráce na mezinárodních projektech EGEEII a WLCG
(Worldwide LHC Computing Grid) připravit v ČR základ pro zpracování dat z experimentů na
urychlovači LHC (tj. pro ČR z experimentů ATLAS, ALICE a TOTEM) a dalších projektů, které
postupně přijímají technologii GRIDu pro zpracování svých dat (např. Auger). Projekty EGEEII a
WLCG jsou řízené CERN, přičemž první projekt financuje EU a projekt WLCG je projekt CERN,
jehož úkolem je připravit infrastrukturu HW i SW pro všechny experimenty na urychlovači LHC.
Od roku 2004 provozuje Centrum jako integrální součást svého výzkumného programu také Regionálního výpočetního centra pro fyziku částic, jež má v současnosti k disposici na 340 procesorů a
55 TB diskového prostoru a je především využíváno pro zpracování dat projektů D0 ve FNAL a
k účasti na tzv. „Data Challenge“ projektů ATLAS a ALICE a v menší míře pro další přispívající
experimenty (Auger a materiálový výzkum).
Experiment ATLAS bude ročně generovat data o objemu na úrovni 10 petabytů. Zpracování takového množství dat je velice obtížný úkol, protože jde o objem asi 1000 x větší než u předcházející
generace experimentů. Řešení tohoto problému se však připravuje v rozsáhlé celosvětové spolupráci
od roku 2001 a navrženým řešením je GRID. Jedná se o automatizovaně spolupracující výpočetní
centra po celém světě při zachování lokálních pravidel využití těchto center. Každý spolupracující
fyzik bude mít přístup ke všem datům svého experimentu a bude je moci zpracovávat.
Skupina Centra zajišťuje ve spolupráci s Výpočetním centrem FZÚ na farmě Goliáš provoz TIER-2
centra experimentu ATLAS. Účastníme se na pravidelných každotýdenních provozních schůzí oblasti Střední Evropa, kam spadá české Tier2 ve struktuře projektu EGEE a kde se řeší nastavení a
provoz výpočetních farem z hlediska všech virtuálních organizací. O výsledcích a problémech specifických pro ATLAS referujeme každý měsíc na schůzích regionu kolem GridKa Tier1, kam české Tier2 spadá v organizačním dělení ATLAS.
Také jsme přispěli k dohledu na produkci simulovaných dat v rámci regionu GridKa. Na farmě Goliáš se spouští produkční simulační úlohy podle centrálně řízeného rozvržení a dostupnosti hardware.
Nižší objem produkce v druhé polovině roku je dán nejasnostmi provozu LHC v dalším období.
Úspěšně jsme se zapojujili do testů distribuce dat. Přenosové výkony jsou velmi dobré, na úrovni až
100 MB/s a celkový objem přenesených dat je omezen pouze velikostí dostupného diskového prostoru. Zvládli jsme přechod na nový systém dělení diskového prostoru podle „space tokens“. Náročné testy pomocí úloh uživatelské analýzy ukázaly nižší výkon pro kopírování dat na pracovní uzly z lokálního diskového pole. Zlepšení nastane po zapojení nového hardware na počátku roku 2009.
Dále jsme se podíleli na směnách ATLAS Distributed Computing a na Distributed Computing Shifts
(Jaroslava Schovancová, Miroslav Jahoda, Lukáš Lipinský). Jaroslava Schovancová získala status
„Expert shifter“, o stavu produkce informuje na pravidelných úterních telefonických schůzích. Miroslav Jahoda a Lukáš Lipinský se stali „Senior shifter“. Získané zkušenosti z distribuovaného výpočetního prostředí jsme využili k rychlému stažení a zpracování reálných dat z prvního dne spouštění urychlovače.
23
Dílčí úkol 8: Teorie
Řešitelský tým:
FZÚ AV ČR:
Vědečtí pracovníci: J. Chýla, J. Fischer, J. Niederle, J. Rameš
Doktorandi:
J. Hejbal, K. Kolář
MFF UK
Vědečtí pracovníci: J. Hořejší, A. Iorio, K. Kampf, J. Novotný
Doktorandi:
K. Kladiva, M. Kolesár, J. Trnka, M. Zdráhal
FJFI ČVUT
Vědečtí pracovníci: L. Hlavatý, L. Šnobl
Doktorandi:
I. Petr, M. Turek, V. Štěpán.
Teoretická skupina na MFF UK
Aktivity skupiny byly v roce 2008 soustředěny především na chirální poruchovou teorii (ChPT) interakcí mezonů, teorii elektroslabých interakcí a metody moderní matematické fyziky.
Tématice ChPT se věnovali J. Novotný, K. Kampf, doktorandi M. Kolesár, M. Zdráhal a J. Trnka a
nastoupil rovněž nový diplomant P. Vaško. Byly dokončeny a publikovány práce o formalismu pro
popis částic s jednotkovým spinem v rámci efektivních lagrangiánů ChPT, tj. pro rozšíření ChPT o
vektorové resonance [1-4]. M. Kolesár na tématice některých formálních i praktických aspektech
tzv. „resumované“ ChPT. obhájil disertaci a získal titul Ph.D. M. Zdráhal pracoval na finální podobě článku o disperzním přístupu k ChPT, v němž se zabývá rozšířením rekonstrukčního teorému
Sterna, Sazdjiana a Fuchse pro případ amplitud rozptylu pseudoskalárních mezonů π, η a K. Práce
[5] byla koncem roku přijata k publikaci v Phys.Rev.D.
Tématice elektroslabých interakcí se věnovali J. Hořejší s doktorandy M. Kladivou a diplomanty
J.Ebrem a P. Soukupem. M. Kladiva se zabýval analýzou modelu s dvěma Higgsovými dublety
pomocí metod renormalizační grupy. Námětem obhájené diplomové práce J. Ebra byla analýza
konceptu „dimenzionální transmutace“ v kvantové teorii, mimo jiné také v kontextu efektivního potenciálu v teorii elektroslabých interakcí. Diplomant P. Soukup pokračoval ve výpočtech procesu
rozpadu Higgsova bosonu na vektorový boson Z a foton. Na podzim se do programu skupiny zapojil nový diplomant P. Morávek (školitel J. Hořejší). Tématem jeho práce bude proces rozptylu vektorových bosonů v modelech elektroslabých interakcí.
V oblasti matematických metod teorie pole pracoval A. Iorio, který publikoval samostatně jeden
článek [7] věnovaný nekomutativní teorii pole v Phys. Rev. D a dále, se dvěma zahraničními spoluautory, práci o problematice černých děr [8]. Pod jeho vedením dokončila svoji diplomovou práci
Z. Vydrová, práce byla věnována problematice symetrií v teorii pole.
Tématu spontánního narušení symetrie se věnuje práce pokračujícího diplomanta P. Karhana (školitel J. Hořejší).
Teoretická skupina ve FZÚ
J. Chýla zkoumal možnosti, jak využít experimentů na LHC pro měření tvrdých srážek dvou fotonů.
Této aktuální tématice byl v dubnu v CERN věnován International Workshop on High-Energy Photon Collisions at the LHC, na němž J. Chýla vystoupil s pozvanou přednáškou [15].
J. Fischer pokračoval ve spolupráci s I. Caprini z Bukurešti ve vyšetřování chování poruchových
řad QCD v infračervené oblasti, kde jsou poruchové rozvoje velmi citlivé na volbu renormalizační
škály a renormalizačního schématu.
Jiří Niederle ve spolupráci s A. Nikitinem z Kijeva konstruoval využítím kontrakce relativistických
vlnoých rovnic vlnové rovnice pro částice se spinem 0 a 1, které jsou invariantních vůči galileov24
ským transformacím a to jak pro nehmotné [10], tak hmotné [11] částice. V těchto pracech jsou také
diskutovány příklady fyzikálních systémů, pro něž jsou získané rovnice použitelné.
K. Kolář dokončil rozsáhlou analýzu metody jak využít volnost ve volbě tzv. faktorizačního schématu pro definici distribučních funkcí partonů ve vyšších řádech QCD, která umožňuje konzistentně zahrnout všechny efekty QCD v NLO do účinných průřezů tvrdých procesů. O svých výsledcích
referoval na konferenci [17].
J. Hejbal dokončil analýzu strukturní funkce fotonu v alternativním přístupu navrženém J. Chýlou
v práci When semantics turns to substance: Reformulating QCD analysis of F**gamma(2)(x,Q**2).
JHEP 0004:007,2000. Se svými výsledky vystoupil na konferenci [16] a sepsal je do rozsáhlého
článku [9], který zaslal do Journal of Physics G. Tato práce je základem jeho disertace, kterou v
současné době sepisuje.
Teoretická skupina na FJFI
v roce 2008 pokračovala v rozvíjení myšlenek týkajících se Poisson-Lieových transformací sigma
modelů a bosonových strun. Práce se soustředily zejména na rozbor okrajových podmínek pro řešení pohybových rovnic sigma modelů, jejich souvislost s D-branami teorie strun a na transformace
okrajových podmínek při Poisson-Lieově T – pluralitě [12-14]. Byly činěny i zatím neúspěšné pokusy rozšířit získané výsledky na supersymetrické sigma modely
Potvrdilo se , že chceme-li zachovat invarianci okrajových podmínek pro řešení pohybových rovnic
sigma modelů vůči Poisson-Lieovým transformacím, je třeba modifikovat požadavky na tzv. lepící
matice kladené v předchozích pracích Albertssona Zabzina Lindstroma. Byl nalezen soubor požadavků, který podmínce invariance vyhovuje a zároveň má rozumné fyzikální zdůvodnění.
Dále jsme rozšířili dříve naše získané výsledky na případy, kdy cílová varieta sigma modelu není
lokálně isomorfní Lieově grupě zobecněných isometrií. K tomuto účelu jsme rozšířili formulaci pohybových rovnic z Drinfeldova doublu na obecnější strukturu. To nám umožnilo zapsat PoissonLieovy transformace kompaktním způsobem zahrnujícím jak přihlížející tak grupové souřadnice.
Začali jsme se také zabývat tzv. zdvojenou geometrie Ch. Hulla a jeho spolupracovníků. Tato struktura je rozšířením diferenciálním geometrie na případy popisující T-dualitu strun a předmětem studia je zejména souvislost s Drinfeldovými doubly.
Publikace:
[1] M. Kolesár, J. Novotný: π – η scattering and the resummation of vacuum fluctuation in threeflavour χPT, Eur. Phys. J. C56 (2008) 231 – 266.
[2] M. Kolesár, J. Novotný: The eta decay constant in „resummed“ chiral perturbation theory,
arXiv:0802.1151 [hep-ph].
[3] K. Kampf, J. Novotný, J. Trnka: Renormalization of the antisymmetric tensor field propagator and dynamical generation of the 1+ – mesons in resonance chiral theory, arXiv:0810.3842
[4] K. Kampf, J. Novotný, J. Trnka: Renormalization of tensor self-energy in resonance chiral
theory, arXiv:0803 Phys.Rev.D78:116016,2008..1731 [hep-ph].
[5] M. Zdráhal, J. Novotný: Dispersive approach to chiral perturbation theory, arXiv:0806.4529
[hep-ph].
[6] K. Kampf, M. Knecht, J. Novotný, M. Zdráhal: Dispersive representation of K → 3π amplitudes and cusps, arXiv:0810.1906 [hep-ph].
[7] A.Iorio: Comment on „Noncommutative gauge theories and Lorentz symmetry“, Phys. Rev.
D77: 048701, 2008.
25
[8] P. Castorina, D. Grumiller, A. Iorio: The exact string black hole behind the hadronic Rindler
horizon?, Phys. Rev. D77: 124034, 2008.
[9] J. Hejbal: On QCD analysis of stucture function $F_2^{\gamma}$ in alternative approach.
arXiv:0811.2382 [hep-ph]
[10] J. Niederle, A. Nikitin: Galilean equations for massless fields, arXiv:0810.1894 [math-ph]
[11] J. Niederle, A. Nikitin: Galilean equations for massive fields, arXiv:0810.3021 [math-ph]
[12] C. Albertsson, L. Hlavatý and L. Šnobl, On the Poisson-Lie T-plurality of boundary conditions. J. Math. Phys., 49 (2008) 032301-23.
[13] L. Hlavatý and L. Šnobl, Description of D-branes invariant under the Poisson-Lie T-plurality.
J. High Energy Phys., JHEP07(2008)122.
[14] L. Hlavatý, I. Petr and V. Štěpán, Poisson--Lie T--plurality with spectators.
Vystoupení na konferencích
[15] J. Chýla: Photon induced collisions: a phenomenologist's point of view, International
Workshop on High-Energy Photon Collisions at the LHC, CERN, duben 2008, Nucl. Phys.
Proc. Suppl. 179 (2008), 9
[16] J. Hejbal: Alternative interpretation of structure function F2γ, International Workshop on
High-Energy Photon Collisions at the LHC, CERN, duben 2008, Nucl. Phys. Proc. Suppl. 179
(2008), 62
[17] K. Kolář: Factorization scheme suitable for NLO Monte Carlo event generators, Intdernational Symposoum on multiparticle dynamics, Hamburg, září 2008, arXiv:0811.1911 [hep-ph]
[18] K. Kampf, M. Kolesár, J. Trnka a M. Zdráhal vystoupili na konferencích QCD08 (Montpellier, Francie), Euroflavour 2008 (Durham, GB) a Flavianet Meeting (Capri, Itálie), obsah referátů koresponduje s výše uvedenými publikacemi.
26
Popularizace
Popularizaci naších aktivit jsme letos věnovali mimořádnou pozornost a to především v souvislosti
se zahájení činnosti LHC v CERN, naším podílem na experimentech ATLAS a ALICE i laboratoři
CERN všeobecně. Další popularizační aktivity se týkali projektu observatoře Pierra Augera.
V 2. – 8. března 2008 proběhl týden českých středoškolských učitelů fyziky v CERN
(http://ipnp00.troja.mff.cuni.cz/dolejsi/outreach/Cesky_ucitelsky_tyden.htm ), jehož se zúčastnilo
44 učitelů (z velké části z kraje Vysočina). Akci organizoval z české strany J. Dolejší, spolupracoval J. Rameš. Oba strávili s kolektivem učitelů celý týden, věnovali se jim v přednáškách i konzultacích. Na přednáškách v CERN se podíleli i S. Němeček a M. Prouza.
11. března se uskutečnila pražská část mezinárodní celoevropské akce pro středoškoláky Hands on
Particle Physics, European Masterclasses for High School Students, které česky říkáme Sáhněte
si na částice (http://www-ucjf.troja.mff.cuni.cz/~dolejsi/outreach/masterclasses-cz08.htm).
Ve dnech 18.-19. dubna 2008 jsme v Praze ve FZÚ uspořádali zasedání mezinárodní skupiny pro
popularizaci fyziky částic EPPOG (European Particle Physics Outreach Group). Členem této
skupiny za ČR je J. Rameš. Na zasedání se podílelo 25 účastníků z evropských zemí a USA.
V rámci programu Otevřená věda regionům vystoupil J. Chýla 24.6. na gymnáziu v Žatci
s přednáškou o dnešním stavu a otevřených problémech fyziky alementárních částic a kosmologie
Ve dnech 22. – 26. září navštívili FZÚ studenti z gymnázia v Prostějově a mimo jiné vyslechli
přednášky o experimentu ATLAS a LHC (J. Rameš) a astročásticové fyzice (R. Šmída, J. Grygar).
Součástí Dnů otevřených dveří FZÚ v listopadu 2008 byla přednáška o LHC a ATLAS (J. Rameš, J.
Hladký), prohlídka laboratoře přesných polovodičových detektorů s výkladem (J. Popule, L. Tomášek) a přednášky o observatoři Pierra Augera (P. Trávníček, M. Nyklíček, R. Šmída).
J. Rameš a J.Dolejší úzce spolupracují s EPPCN (European Particle Physics Communication
Network - tělesem vytvořeným Radou CERN pro zlepšení komunikace a spolupráce s médii) a
českou delegátkou v této skupině, ředitelkou odboru mediální komunikace AV ČR D. Dvořákovou.
Příkladem této spolupráce byla také série akcí souvisejících s uváděním urychlovače LHC do provozu. 10. září a v následujících dnech věnovala této události pozornost všechna hlavní média a řada
spolupracovníků ATLAS vystoupila v přímých vstupech v rozhlase i v televizi a poskytla informace
novinářům. Vystoupili jsme v ČT1/ranní Studio 6 10.9. (J. Dolejší s V. Vrbou), v ČT1 (Události a
komentáře 10.9., J. Dolejší), ČT1/Milénium 12.9. (R. Leitner a V. Vrba), Nova 10.9. (R. Leitner aj.
Dolejší). Vystoupili jsme také v krátkých telefonních vstupech i v delších pořadech, např. na Rádiu
Česko 18. 9. a ČRO 2 - Vltava 24. 10. (J. Dolejší a V. Wagner).
Veřejnosti a školám bylo určeno několik dalších akcí, pořádaných ve spolupráci s Útvarem mediální
komunikace AV ČR. Patřila k nim multimediální výstava o LHC, experimentech a české účasti na
nich, pořádaná ve dnech 20. – 31. 10. Jako průvodci výstavou a lektoři sloužili doktorandi M.
Spousta, J. Nováková a Z. Drásal.
21. října, kdy se konala slavnostní inaugurace LHC v CERN, proběhla celodenní akce v pražském
Planetáriu – premiéra pořadu Okamžik zrození o fyzice částic pro několik set středoškoláků a posléze veřejnost, po níž následoval slavnostní seminář o české účasti na experimentech LHC
(http://lhc.avcr.cz/pdf/LetacekLHCrgb.pdf) (J. Dolejší, J. Rameš, na semináři Z. Doležal, M. Marčišovský). Poslední dva týdny v říjnu se v budově AV ČR konala multimediální výstava CERN a
LHC (http://lhc.avcr.cz/pdf/LetacekLHCrgb.pdf). V neděli 19. září věnoval Český rozhlas 3 těmto
otázkám několik pořadů v rámci speciálního tématického vysílání
(http://lhc.avcr.cz/pdf/081019VltavaProgram.pdf ). O všech akcích informovala specializovaná
webová stránka http://lhc.avcr.cz/ .
Byla pořízena a vytištěna česká verze brožury z produkce CERN Co je to LHC http://wwwhep2.fzu.cz/castice/Co_je_to_LHC.pdf (spolupřekladatel J. Rameš).
27

Výsledky dosažené při řešení jednotlivých dílčích úkolů v roce 2008

Transkript

Podobné dokumenty

Výsledky dosažené při řešení jednotlivých dílčích úkolů v roce 2007

Výsledky dosažené při řešení jednotlivých dílčích úkolů v roce 2009

solpoll 1 ferrari hrf 419

Článek si můžete prohlédnout ZDE

Modelování nanomateriálů: most mezi chemií a fyziko