Výsledky dosažené při řešení jednotlivých dílčích úkolů v roce 2009

Transkript

Výsledky dosažené při řešení jednotlivých dílčích úkolů
v roce 2009
Úvodní komentář
Jak je patrné z následujícího popisu výsledků získaných v roce 2009, prochází řešení jednotlivých
dílčích úkolů různými fázemi, jimž odpovídají i značně rozdílné publikační výstupy.
Z hlediska počtu i kvality dosažených výsledků je, podobně jako v roce 2008, 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 fyzikálních analýzách, tak při zajištování výpočetní kapacity.
Experiment Auger prochází obdobím stabilní činnosti celého systému detektorů, což umožňuje stálé
zvyšování statistiky. Po fundamentálním objevu anizotropie kosmického záření nejvyšších energií,
učiněném koncem roku 2007, bylo i v roce 2009 dosaženo velmi zajímavých výsledků týkajících se
výskytu fotonů a neutrin v kosmickém záření.
Naopak, vzhledem k ukončení provozu urychlovače HERA v DESY v roku 2007 aktivity na dílčím
úkolu Expeiment H1 se soustředily na závěrečnou etapu zpracování a fyzikální analýzu kvalitních
dat týkajících se difrakčních procesů. Hlavní roli zde hraje skupina A. Valkárové na MFF UK.
Stále roste rozsah a intenzita aktivit i počet členů skupiny Centra, jež se podílí na přípravě části fyzikálního programu experimentu ATLAS na LHC v CERN. Hlavním tématem, do nějž Centrum
přispívá, je problematika detekce a fyzikální interpretace difrakčních procesů, ale v kolaboraci se
výrazně prosazuje i skupina zaměřená na produkci jetů ve srážkách těžkých iontů.
Centrum je nadále velmi aktivní i v rámci mezinárodních kolaborací zaměřených na vývoj detektorů pro připravovaný mezinárodní projekt lineárního urychlovače elektronů a pozitronů ILC.
Stabilně věnujeme velkou pozornost a úsilí popularizačním aktivitám a to jak domácím, tak v rámci
mezinárodního projektu „Sáhněte si na CERN“.
Stav řešitelských kolektivů, včetně titulů a hodností odpovídá stavu na konci roku 2009. 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: K. Černý, M. Nožička, T. Sýkora, A. Valkárová, J. Žáček,
Doktorandi:
R. Polifka, D. Šálek
V roce 2009 se naše činnost soustřeďovala na analýzu dat. Ve dnech 14.-18. září jsme zorganizovali
v Praze kolaborační meeting experimentu H1.
A. Valkárová a K. Černý pokračovali ve studiu produkce dijetů ve fotoprodukčních difrakčních
případech. Cílem bylo připravit konečnou verzi H1 publikaci. V září na kolaboračním meetingu
v Praze byla analýza předložena členům experimentu H1 a byl připraven text publikace (editoři K.
Černý, P. Newman, A.Valkárová). Nyní se připravují odpovědi na připomínky k textu. O výsledcích získaných na experimentu H1 referovali na konferencích [14-16].
D. Šálek, pokračoval v analýze longitudinální difrakční strukturní funkce protonu, v dubnu získal
pro analýzu status „H1 preliminary“, což umožnilo výsledky ukázat na konferencích. DŠ je prezentoval na konferencích [17-18]. Nyní pracuje na rozšíření analýzy za účelem zmenšení chyb měření,
finální publikace by měla být zakončena na jaře 2010. Podílel te také na zpřesnění kalibrace hadronového kalorimetru.
Obr. 1: Účinný průřez longitudinálního fotonu v difrakčnm hlubokém nepružném rozpylu elektronu na protonu
při různých energiích protonu (vlevo) a z těchto dat extrahovaná longitudinální difrakční strukturní funkce protonu (vpravo).
R. Polifka, pokračoval ve studiu difrakčních případů s protonem detekovaným v dopředném spektrometru FPS. V těchto případech (typu hlubokého a nepružného rozptylu - DIS) hledá jety letící do
přední oblasti detektoru. Cílem by mělo být vyjasnit, nakolik se podílí na produkci těchto jetů tzv.
mechanismus BFKL. Od září pobývá v rámci programu Erasmus v Bratislavě. O svých výsledcích
referoval na interních poradách difrakční skupiny i na plenárním zasedání celé kolaborace.
B. Pokorný pracuje od října 2009 na zpracování difrakčních případů hlubokého nepružného rozptylu, které obsahují dijety. Cílem analýzy těchto případů v rámci kvantové chromodynamiky je zpřes2
nění gluonové části difrakční strukturní funkce protonu s využitím dat s mnohem větší statistikou,
než předchozí analýzy.
T. Sýkora pracoval na rekonstrukci protonových drah v dopředném spektrometru H1 VFPS.
Do činnosti skupiny jsou zapojeni i dva diplomanti: P. Soukal pracuje na analýze tvaru difrakčních
interakcí typu DIS s pomocí veličiny thrust pro data z r. 2004-6 a R. Žlebčík na analýze dat ……
Publikace
[1] F.D.Aaron et al., (H1 Collaboration; z Centra J.Cvach, K. Černý, M. Nožička, R. Polifka,
P.Reimer, T. Sýkora, S. Šálek, A. Valkárová, J.Zálešák, J. Žáček), Measurement of
diffractive scattering of photons with large momentum transfer at HERA, Phys. Lett. B 672
(2009) 219 - 226.
P.Reimer, T. Sýkora, S. Šálek, A. Valkárová, J.Zálešák, J. Žáček), Study of charm fragmentation into D*+- mesons in deep-inelastic scattering at HERA, Eur. Phys. J. C 59 (2009)
589 - 606.
P.Reimer, T. Sýkora, S. Šálek, A. Valkárová, J.Zálešák, J. Žáček), Strangeness production
at low Q2 in deep-inelastic ep scattering at HERA, Eur. Phys. J. C 61 (2009) 185 - 205.
P.Reimer, T. Sýkora, S. Šálek, A. Valkárová, J.Zálešák, J. Žáček), Events with isolated
leptons and missing transverse momentum and measurement of W production at HERA, Eur.
Phys. J. C 64 (2009) 251 - 271.
P.Reimer, T. Sýkora, S. Šálek, A. Valkárová, J.Zálešák, J. Žáček), Measurement of the
inclusive scattering cross section at low Q**2 and x at HERA, Eur. Phys. J. C 63 (2009) 622 678.
P.Reimer, T. Sýkora, S. Šálek, A. Valkárová, J.Zálešák, J. Žáček), Inclusive Photoproduction of rho^0, K^{*0} and phi Mesons at HERA. Phys. Lett. B 673 (2009) 119 - 126.
P.Reimer, T. Sýkora, S. Šálek, A. Valkárová, J.Zálešák, J. Žáček), A general search for
new phenomena at HERA, Phys. Lett. B 674 (2009) 257 - 268.
P.Reimer, T. Sýkora, S. Šálek, A. Valkárová, J.Zálešák, J. Žáček), Search for Excited
Quarks in e- p Collisions at HERA, Phys. Lett. B 678 (2009) 335 - 341.
P.Reimer, T. Sýkora, S. Šálek, A. Valkárová, J.Zálešák, J. Žáček), Search for single top
quark production at HERA, Phys. Lett. B 678 (2009) 450 - 458.
P.Reimer, T. Sýkora, S. Šálek, A. Valkárová, J.Zálešák, J. Žáček), Observation of the
hadronic final state charge asymmetry in high Q2 deep-inelastic scattering at HERA, Phys.
Lett. B 681 (2009) 125 - 133.
P.Reimer, T. Sýkora, S. Šálek, A. Valkárová, J.Zálešák, J. Žáček), A precision measurement of the inclusive ep scattering cross section at HERA, Eur. Phys. J. C 64 (2009) 561 - 587.
3
P.Reimer, T. Sýkora, S. Šálek, A. Valkárová, J.Zálešák, J. Žáček), Deeply virtual
Compton scattering and its beam charge asymmetry in e±p collisions at HERA, Phys. Lett. B
681 (2009) 391 - 399.
P.Reimer, T. Sýkora, S. Šálek, A. Valkárová, J.Zálešák, J. Žáček), Multi-Leptons with
High Transverse Momentum at HERA, JHEP 10 (2009) 013 - 025.
Vystoupení na konferencích
[14] A. Valkárová: Factorization in diffraction, Hadron Structure 2009, srpen, Tatrym
http://www-ucjf.troja.mff.cuni.cz/~alice/difr/ Hadron_structure.ppt
[15] A. Valkárová: Inclusive diffraction, Low x Physics, září, Ischia v září http://wwwucjf.troja.mff.cuni.cz/~alice/difr/inclusive_ischia._new.ppt).
[16] A. Valkárová: Factorization in diffraction, International School on High Energy Physics, Rio
de Janeiro, leden 2009, http://www-ucjf.troja.mff.cuni.cz/~alice/difr/Rio_LISHEP.ppt
[17] D. Šálek: First measurement of FLD, DIS 2009, Madridu
[18] D. Šálek: First measurement of FLD, Low x Workshop, Ischia, září 2009
4
Dílčí úkol 2: Experiment D0
Řešitelský tým:
FZÚ AV ČR:
Vědečtí pracovníci: A. Kupčo, M. Lokajíček
Počítačoví specialisté: L. Fiala, J. Švec
MFF UK
Vědečtí pracovníci: J. Kvita, R. Leitner, K. Soustružník
Doktorandi:
V. Hynek
FJFI ČVUT
Vědečtí pracovníci: V. Šimák
Doktorandi:
K. Augsten, Z. Hubáček, P. Vokáč
Pracovníci Centra se zabývali především měřením a analýzou produkce jetů, přesným měřením
hmotnosti top kvarku a zkoumáním difrakčních procesů a řadou metodických prací.
Jety s velkou příčnou hybností
A. Kupčo spolu s Mikko Voutilainenem a Christophem Royonem pracovali na zpracování a analýze
nejnovějších dat z měření inklusivní produkce jetů a na toto téma připravili text článku, jehož schálení kolaborací D0 právě probíhá. Z. Hubáček zpracovává v rámci své disertační práce data o produkce tří jetů a připravuje jejich analýzu v rámci poruchové QCD. Je také zodpovědný za vývoj a
údržbu jetových algoritmů v hlavním rekonstrukčním programu pro celý experiment.
Vlastnosti top kvarku
K. Soustružník, P. Vokáč a K. Augsten se zabývali určením hmotnosti top kvarku z jeho 6-ti jetových rozpadů. Tento kanál se vyznačuje největším účinným průřezem, ale má také největší pozadí.
Zkoumali multijetové triggery, které jsou nutné k účinnému nabírání dat.
J. Kvita se zabýval měřením závislosti diferenciálního účinného průřezu produkce páru top anti-top
jako funkce příčné hybnosti top kvarku v kanále s leptonem a jety v koncovém stavu a jejich opravou na konečné rozlišení detektoru. Toto rozdělení je díky velké hmotnosti top kvarku velmi citlivé
na efekty mnohonásobné emise partonů. Disertační práci na toto téma úspěšně obhájil v dubnu. Podílel se na přípravě článku, věnovanímu podrobné analýze pt spekter top kvarku, který byl v lednu
2010 odeslán k publikaci.
K. Augsten vypracoval diplomovou práci s názvem "Vlastnosti top kvarku v kanále se dvěma leptony v koncových stavech na experimentech D0 a ATLAS", kterou v červnu 2009 úspěšně obhájil.
Kanál se dvěma leptony je statisticky nejméně zastoupený, ale má výhodu v nejmenším pozadí a
poměrně jednoznačné selekci dat. V říjnu 2009 nastoupil do doktorského studia na FJFI a dále se
zabývá studiem vlastností top kvarku ve výše uvedeném kanále.
Pružný rozptyl protonů na antiprotonech
V. Hynek se zabýval zpracováním dat o pružném rozptylu protonů na antiprotonech. Použil k tomu
data nabraná dopředným detektorem protonů ve speciálním módu urychlovače TEVATRON - mód
s širokým svazkem a nízkou luminositou, ve kterém je možné velmi těsně přiblížit detektor dopředných protonů k urychleným svazkům a tím změřit pružný rozptyl na velmi malé úhly.
Příspěvek k hromadnému zpracování dat
Experiment D0 intenzivně využívá výpočetní farmu Goliáš umístěnou ve Fyzikálním ústavu AVČR,
která je součástí Regionálního výpočetního centra pro fyziku částic a to především její napojení na
gridovou infrastrukturu SAMGRID, která slouží k distribuovanému přístupu k datům pomocí metakatalogu, zadávání úloh a jejich podrobnému monitorování. Veškeré simulační úlohy D0 jsou
zpracovávány v externích laboratořích.
5
V roce 2009 bylo na farmě Goliáš nasimulováno celkem na 100 mil. případů srážek protonů
s antiprotony v detektoru D0, což odpovídá 10 TB výsledných dat, které jsou nyní uloženy na páskách ve Fermilab. Tím stoupla produkce pražské farmy na čtyřnásobek proti minulému roku po
uvedení do provozu všech výpočetních prostředků a z celkového množství nasimulovaných případů
tak česká skupina přispěla 10% z veškeré produkce v rámci D0 experimentu a zařadila se tak na třetí místo v produkci simulací. Aktuální maximální produkce odpovídá 25% produkce D0. K vygenerování uvedených výsledků byl potřeba nejen výkon řady výpočetních stanic, ale i disková pole pro
ukládání mezivýsledků a rychlá počítačová síť uvnitř farmy pro přenos průměrného toku dat 700
Mb/s. V Praze byl v roce 2009 za spouštění úloh simulací a zpracování dat zodpovědný P. Vokáč;
od druhé poloviny roku postupně přejímá tuto zodpovědnost K. Soustružník. Společnost CESNET
zřídila mezi Fermilab a FZÚ speciální optický spoj s přenosovou rychlostí 1 Gb/s.
Obr. 2. Případ srážka protonu s antiprotonem v experimentu D0, při níž došlo k nepárové produkci top kvarku.
Experiment D0 opublikoval
v roce 2009 celkem 41 článků v časopisech. Mezi nejvýznamější práce patří první
změření účinného průřezu
nepárové produkce top
kvarku. Tento proces byl
pozorován v rozpadových
kanálech obsahujících
v koncovém stavu: izolovaný elektron nebo mion, chybějící transversální hybnost
(neutrino) a jety obsahující
bottom kvark. Změřená hodnota účinného průřezu nepárové produkce (ppbar>tb+X,tqb+X) činí 3.94+0.88pb. Pravděpodobnost, že
by samotné pozadí vedlo za
absence signálu k tak velkému pozorovanému účinnému
přůřeru, je 2.5x10-7, což odpovídá signifikanci pozorování na úrovni 5.0 standardní
odchylky.
Publikace:
[1] V.M.Abazov a spol. (D0 collaboration, z Centra - Z. Hubáček, V. Hynek, A. Kupčo, J. Kvita, M. Lokajíček, K Soustružník, V. Šimák, P. Vokáč), Relative rates of B meson decays into psi(2S) and J/psi mesons, Phys. Rev. D 79 (2009) 111102 - 111102.
[2] V.M.Abazov a spol. (D0 collaboration, z Centra - Z. Hubáček, V. Hynek, A. Kupčo, J. Kvita, M. Lokajíček, K Soustružník, V. Šimák, P. Vokáč), Measurement of the lifetime of the
B_c meson in the semileptonic decay channel, Phys. Rev. Lett. 102 (2009) 092001 - 092001.
[3] V.M.Abazov a spol. (D0 collaboration, z Centra - Z. Hubáček, V. Hynek, A. Kupčo, J. Kvita, M. Lokajíček, K Soustružník, V. Šimák, P. Vokáč), Search for charged Higgs bosons
decaying to top and bottom quarks in ppbar collisions, Phys. Rev. Lett. 102 (2009) 191802 191802.
6
[4] V.M.Abazov a spol. (D0 collaboration, z Centra - Z. Hubáček, V. Hynek, A. Kupčo, J. Kvita, M. Lokajíček, K Soustružník, V. Šimák, P. Vokáč), Measurement of sigma(ppbar -> Z
+ X) Br(Z -> tau+tau-) at sqrt(s)=1.96 TeV, Phys. Lett. B 670 (2009) 292 - 299.
[5] V.M.Abazov a spol. (D0 collaboration, z Centra - Z. Hubáček, V. Hynek, A. Kupčo, J. Kvita, M. Lokajíček, K Soustružník, V. Šimák, P. Vokáč), A search for associated W and Higgs Boson production in ppbar collisions at sqrt{s}=1.96, TeV, Phys. Rev. Lett. 102 (2009)
051803 - 051803.
[6] V.M.Abazov a spol. (D0 collaboration, z Centra - Z. Hubáček, V. Hynek, A. Kupčo, J. Kvita, M. Lokajíček, K Soustružník, V. Šimák, P. Vokáč), Search for pair production of second generation scalar leptoquarks, Phys. Lett. B 671 (2009) 224 - 232.
[7] V.M.Abazov a spol. (D0 collaboration, z Centra - Z. Hubáček, V. Hynek, A. Kupčo, J. Kvita, M. Lokajíček, K Soustružník, V. Šimák, P. Vokáč), Search for Large extra spatial dimensions in the dielectron and diphoton channels in $\bm{p\bar{p}}$ collisions at
$\bm{\sqrt{s}=}$1.96 TeV, Phys. Rev. Lett. 102 (2009) 051601 - 051601.
[8] V.M.Abazov a spol. (D0 collaboration, z Centra - Z. Hubáček, V. Hynek, A. Kupčo, J. Kvita, M. Lokajíček, K Soustružník, V. Šimák, P. Vokáč), Search for charged massive longlived particles with the D0 detector, Phys. Rev. Lett. 102 (2009) 161802 - 161802.
[9] V.M.Abazov a spol. (D0 collaboration, Z Centra - Z. Hubáček, V. Hynek, A. Kupčo, J. Kvita, M. Lokajíček, K Soustružník, V. Šimák, P. Vokáč), Measurement of the angular and
lifetime parameters of the decays $B_{d}^{0}\to J/\psi K^{*0}$ and $B_{s}^{0}\to J/\psi\phi$,
Phys. Rev. Lett. 102 (2009) 032001 - 032001.
[10] V.M.Abazov a spol. (D0 collaboration, z Centra - Z. Hubáček, V. Hynek, A. Kupčo, J. Kvita, M. Lokajíček, K Soustružník, V. Šimák, P. Vokáč), Evidence of WW+WZ production
with lepton + jets final states in proton-antiproton collisions, at sqrt(s)=1.96 TeV, Phys. Rev.
Lett. 102 (2009) 161801 - 161801.
[11] V.M.Abazov a spol. (D0 collaboration, z Centra - Z. Hubáček, V. Hynek, A. Kupčo, J. Kvita, M. Lokajíček, K Soustružník, V. Šimák, P. Vokáč), Search for neutral Higgs bosons at
high tan(beta) in the b(h/H/A)->btautau channel, Phys. Rev. Lett. 102 (2009) 051804 051804.
[12] V.M.Abazov a spol. (D0 collaboration, z Centra - Z. Hubáček, V. Hynek, A. Kupčo, J. Kvita, M. Lokajíček, K Soustružník, V. Šimák, P. Vokáč), Evidence for the decay B_s^0 -->
D_s^(*)D_s^(*) and a measurement of Delta_Gamma_s^CP/Gamma_s, Phys. Rev. Lett. 102
(2009) 091801 - 091801.
[13] V.M.Abazov a spol. (D0 collaboration, z Centra - Z. Hubáček, V. Hynek, A. Kupčo, J. Kvita, M. Lokajíček, K Soustružník, V. Šimák, P. Vokáč), Direct measurement of the W boson
width, Phys. Rev. Lett. 103 (2009) 231802 - 231802.
[14] V.M.Abazov a spol. (D0 collaboration, z Centra - Z. Hubáček, V. Hynek, A. Kupčo, J. Kvita, M. Lokajíček, K Soustružník, V. Šimák, P. Vokáč), Search for charged Higgs bosons in
top quark decays, Phys. Lett. B 682 (2009) 278 - 286.
[15] V.M.Abazov a spol. (D0 collaboration, z Centra - Z. Hubáček, V. Hynek, A. Kupčo, J. Kvita, M. Lokajíček, K Soustružník, V. Šimák, P. Vokáč), Measurement of the W boson mass,
Phys. Rev. Lett. 103 (2009) 141801 - 141801.
[16] V.M.Abazov a spol. (D0 collaboration, z Centra - Z. Hubáček, V. Hynek, A. Kupčo, J. Kvita, M. Lokajíček, K Soustružník, V. Šimák, P. Vokáč), Measurement of trilinear gauge boson couplings from WW + WZ ---> l nu j j events in p antip collisions at s**(1/2) = 1.96 TeV ,
Phys. Rev. D 80 (2009) 053012 - 053012.
7
[17] V.M.Abazov a spol. (D0 collaboration, z Centra - Z. Hubáček, V. Hynek, A. Kupčo, J. Kvita, M. Lokajíček, K Soustružník, V. Šimák, P. Vokáč), A Novel method for modeling the
recoil in W boson events at hadron collider, Nucl. Instrum. Meth. A 609 (2009) 250 - 262.
[18] V.M.Abazov a spol. (D0 collaboration, z Centra - Z. Hubáček, V. Hynek, A. Kupčo, J. Kvita, M. Lokajíček, K Soustružník, V. Šimák, P. Vokáč), Search for pair production of firstgeneration leptoquarks in p anti-p collisions at s**(1/2) =1.96-TeV, Phys. Lett. B 681 (2009)
224 - 232.
[19] V.M.Abazov a spol. (D0 collaboration, z Centra - Z. Hubáček, V. Hynek, A. Kupčo, J. Kvita, M. Lokajíček, K Soustružník, V. Šimák, P. Vokáč) Search for charged Higgs bosons in
decays of top quarks, Phys. Rev. D 80 (2009) 051107 - 051107.
[20] V.M.Abazov a spol. (D0 collaboration, z Centra - Z. Hubáček, V. Hynek, A. Kupčo, J. Kvita, M. Lokajíček, K Soustružník, V. Šimák, P. Vokáč), Measurement of dijet angular distributions at sqrt{s}=1.96TeV and searches for quark compositeness and extra spatial dimensions, Phys. Rev. Lett. 103 (2009) 191803 - 191803.
[21] V.M.Abazov a spol. (D0 collaboration, z Centra - Z. Hubáček, V. Hynek, A. Kupčo, J. Kvita, M. Lokajíček, K Soustružník, V. Šimák, P. Vokáč), Search for resonant pair production
of neutral long-lived particles decaying to bbbar in ppbar collisions at sqrt(s)=1.96 TeV, Phys.
Rev. Lett. 103 (2009) 071801 - 071801.
[22] V.M.Abazov a spol. (D0 collaboration, z Centra - Z. Hubáček, V. Hynek, A. Kupčo, J. Kvita, M. Lokajíček, K Soustružník, V. Šimák, P. Vokáč), Direct measurement of the mass difference between top and antitop quarks, Phys. Rev. Lett. 103 (2009) 132001 - 132001.
[23] V.M.Abazov a spol. (D0 collaboration, z Centra - Z. Hubáček, V. Hynek, A. Kupčo, J. Kvita, M. Lokajíček, K Soustružník, V. Šimák, P. Vokáč), Search for squark production in
events with jets, hadronically decaying tau leptons and missing transverse energy at s**(1/2)
= 1.96-TeV, Phys. Lett. B 680 (2009) 24 - 33.
[24] V.M.Abazov a spol. (D0 collaboration, z Centra - Z. Hubáček, V. Hynek, A. Kupčo, J. Kvita, M. Lokajíček, K Soustružník, V. Šimák, P. Vokáč), Search for NMSSM Higgs bosons in
the h ---> aa ---> mu mu mu mu, mu mu tau tau channels using p anti-p collisions at s**(1/2)
= 1.96-TeV, Phys. Rev. Lett. 103 (2009) 061801 - 061801.
[25] V.M.Abazov a spol. (D0 collaboration, z Centra - Z. Hubáček, V. Hynek, A. Kupčo, J. Kvita, M. Lokajíček, K Soustružník, V. Šimák, P. Vokáč), Search for dark photons from supersymmetric hidden valleys, Phys. Rev. Lett. 103 (2009) 081802 - 081802.
[26] V.M.Abazov a spol. (D0 collaboration, z Centra - Z. Hubáček, V. Hynek, A. Kupčo, J. Kvita, M. Lokajíček, K Soustružník, V. Šimák, P. Vokáč), Measurement of the top quark mass
in final states with two leptons, Phys. Rev. D 80 (2009) 092006 - 092006.
[27] V.M.Abazov a spol. (D0 collaboration, z Centra - Z. Hubáček, V. Hynek, A. Kupčo, J. Kvita, M. Lokajíček, K Soustružník, V. Šimák, P. Vokáč), Measurement of the WW production
cross section with dilepton final states in p anti-p collisions at s**(1/2) = 1.96-TeV and limits
on anomalous trilinear gauge couplings, Phys. Rev. Lett. 103 (2009) 191801 - 191801.
[28] V.M.Abazov a spol. (D0 collaboration, z Centra - Z. Hubáček, V. Hynek, A. Kupčo, J. Kvita, M. Lokajíček, K Soustružník, V. Šimák, P. Vokáč), Combination of t anti-t cross section
measurements and constraints on the mass of the top quark and its decays into charged Higgs
bosons, Phys. Rev. D 80 (2009) 071102 - 071102.
[29] V.M.Abazov a spol. (D0 collaboration, z Centra - Z. Hubáček, V. Hynek, A. Kupčo, J. Kvita, M. Lokajíček, K Soustružník, V. Šimák, P. Vokáč), Search for the standard model Higgs boson in tau final states, Phys. Rev. Lett. 102 (2009) 251801 - 251801.
8
[30] V.M.Abazov a spol. (D0 collaboration, z Centra - Z. Hubáček, V. Hynek, A. Kupčo, J. Kvita, M. Lokajíček, K Soustružník, V. Šimák, P. Vokáč), Search for the standard model Higgs boson in tau final states, Phys. Rev. Lett. 102 (2009) 251801 - 251801.
[31] V.M.Abazov a spol. (D0 collaboration, z Centra - Z. Hubáček, V. Hynek, A. Kupčo, J. Kvita, M. Lokajíček, K Soustružník, V. Šimák, P. Vokáč), Measurements of differential cross
sections of Z/gamma* plus jets plus X events in p(p)overbar collisions at root s=1.96 TeV,
Phys. Lett. B 678 (2009) 45 - 54.
[32] V.M.Abazov a spol. (D0 collaboration, z Centra - Z. Hubáček, V. Hynek, A. Kupčo, J. Kvita, M. Lokajíček, K Soustružník, V. Šimák, P. Vokáč), Observation of Single Top Quark
Production, Phys. Rev. Lett. 103 (2009) 092001 - 092001.
[33] V.M.Abazov a spol. (D0 collaboration, z Centra - Z. Hubáček, V. Hynek, A. Kupčo, J. Kvita, M. Lokajíček, K Soustružník, V. Šimák, P. Vokáč), Measurement of the Zgamma to nunugamma cross section and limits on anomalous ZZgamma and Zgammagamma couplings in
ppbar collisions at sqrt{s} = 1.96 TeV, Phys. Rev. Lett. 102 (2009) 201802 - 201802.
[34] V.M.Abazov a spol. (D0 collaboration, z Centra - Z. Hubáček, V. Hynek, A. Kupčo, J. Kvita, M. Lokajíček, K Soustružník, V. Šimák, P. Vokáč), Measurement of the t anti-t production cross section and top quark mass extraction using dilepton events in p anti-p collisions, Phys. Lett. B 679 (2009) 177 - 185.
[35] V.M.Abazov a spol. (D0 collaboration, z Centra - Z. Hubáček, V. Hynek, A. Kupčo, J. Kvita, M. Lokajíček, K Soustružník, V. Šimák, P. Vokáč), Search for Resonant Diphoton Production with the D0 Detector, Phys. Rev. Lett. 102 (2009) 231801 - 231801.
[36] V.M.Abazov a spol. (D0 collaboration, z Centra - Z. Hubáček, V. Hynek, A. Kupčo, J. Kvita, M. Lokajíček, K Soustružník, V. Šimák, P. Vokáč), Search for admixture of scalar top
quarks in the ttbar lepton+jets final state at sqrt(s)=1.96, TeV, Phys. Lett. B 674 (2009) 4 - 10.
[37] V.M.Abazov a spol. (D0 collaboration, z Centra - Z. Hubáček, V. Hynek, A. Kupčo, J. Kvita, M. Lokajíček, K Soustružník, V. Šimák, P. Vokáč), Measurement of photon+b+X and
photon+c+X production cross sections in ppbar collisions at sqrt(s)=1.96 TeV, Phys. Rev.
Lett. 102 (2009) 192002 - 192002.
[38] V.M.Abazov a spol. (D0 collaboration, z Centra - Z. Hubáček, V. Hynek, A. Kupčo, J. Kvita, M. Lokajíček, K Soustružník, V. Šimák, P. Vokáč), Search for associated production of
charginos and neutralinos in the trilepton final state using 2.3 fb-1 of data, Phys. Lett. B 680
(2009) 34 - 43.
[39] V.M.Abazov a spol. (D0 collaboration, z Centra - Z. Hubáček, V. Hynek, A. Kupčo, J. Kvita, M. Lokajíček, K Soustružník, V. Šimák, P. Vokáč), Search for anomalous top quark
couplings with the D0 detector, Phys. Rev. Lett. 102 (2009) 092002 - 092002.
Vystpoupení na konferencích
[40] Z. Hubáček, High Pt Jets and Photons at D0, FUNDAMENTAL INTERACTIONS Proceedings of the 23rd Lake Louise Winter Institute 2008. London: World Scientific Publishing
Company, 2009, p. 254-258. ISBN 978-981-4280-93-8.
9
Dílčí úkol 3: Experiment ATLAS
Řešitelský tým:
FZÚ AV ČR:
Vědečtí pracovníci: J. Chudoba, A. Kupčo, J. Mašík, P. Staroba, M. Taševský, L. Přibyl, V. Vrba
Doktorandi:
O. Kepka, V. Juránek, M. Marčišovský, M. Myška, P. Růžička,
M. Svatoš, V. Kús, J. Schovancová
MFF UK
Vědečtí pracovníci: T. Davídek, J. Dolejší, J. Kvita, R. Leitner
Doktorandi:
M. Spousta
FJFI ČVUT
Vědečtí pracovníci: V. Šimák
Doktorandi:
K. Augsten
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 roce 2009 byla zakončena příprava
fyzikálního programu experientu ATLAS publikací velmi rozsáhlého článku [1], v němž je tento
program i detektor sám podrobně popsán. Do této zásadní publikace přispěla řada pracovníků Centra. V citaci [1] jsou uvedeni jen ti pracovníci Centra, kteří se podíleli na přípravě fyzikálního programu. V dalším jsou podrobněji popsána témata, jimž jsme se v roce 2009 věnovali
1.
2.
3.
4.
Projekt dopředného detektoru difrakčních protonů
Produkce vektorového bosonu Z
Fyzika těžkých iontů
Fyzika top kvarku
Jak je patrné z dalšího, byla v roce 2009, stejně jako v roce předešlém, mimořádně aktivní skupina
věnující se difrakční fyzice a s tím spojeným projektem dopředného detektoru protonů.
Projekt dopředného detektoru difrakčních protonů
Cílem projektu, který je ve stádiu přípravy, je navrhnout a vybudovat detektor protonů rozptýlených
pod velmi malými úhly. Projekt je připravován ve spolupráci s CEA Saclay, Universitou ve Stony
Brook a Polskou akademií věd. 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 připravujeme návrh chladicího
zařízení křemíkových detektorů a ve spolupráci s CEA Saclay testování vlastností křemíkových detektorů, které budou sloužit k detekci difrakčních protonů. Významně se podílíme na tvorbě software a na fenomenologických studiích dokumentujících význam projektu.
M. Taševský se stal členem vedení projektu AFP dohlížejícím na vývoj a výrobu dráhových detektorů pro stanice na 220 m. Podíleli jsme se na sepsání interní publikace ATLAS o triggerovací strategii pro exklusivní produkci Higgsova bosonu rozpadajícího se na b-kvarky. O. Kepka úspěšně obhájil svou disertační práci [16], věnovanou difrakčním procesům na LHC. V. Juránek disertační
práci, v níž shrnuje svou bohatou činnost v oblasti difrakční fyziky, právě sepisuje a bude ji obhajovat v příštím roce. P. Růžička získal stipendium v rámci programu MCnet, zaměřeném na výchovu
vývojářů MC generátorů. Během svého pobytu v Durhamu bude pracovat na implementaci difrakčních procesů do programu HERWIG.
V roce 2009 jsme se věnovali následujícím konkrétním problémům:
− Studium exklusivní produkce Higgsova bosonu v rámci SM i mimo SM a možnosti jeho detekce na LHC – V. Juránek a M. Taševský [7,8,10].
10
− Využití generátoru FPMC pro difrakční procesy na LHC a implementace foton-fotonových
interakcí do tohoto generátoru [9,10]
− Zkoumání měřitelnosti anomální vazbové konstanty fotonu s W-bosony a Z- bosony v experimentu ATLAS s použitím dopředného detektoru difrakčních protonů [2,3,11]
− Rychlá simulace průchodu protonů urychlovací trubicí a navrhovanými křemíkovými detektory, studium akceptance a rozlišení
− Studie produkce jetů v difrakčních procesech pro první data z LHC. [9]
− Studie případů s dvěma jety a mezerou v rapiditě, jež jsou citlivé na BFKLmechanismus [4].
Produkce vektorového bosonu Z
P. Staroba je spoluautorem části výzkumné zprávy Electroweak Boson cross section Measurements [5], která se zabývá měřením diferenciálního účinného průřezu Z bosonu. Dosavadní odhady
měřitelnosti zkoumaného jevu provedl pro těžišťovou energii 14 TeV. Při této energii je jev měřitelný při dosažení integrované luminosity 20 inverzních pikobarnů. P. Staroba již třetím rokem vykonává ve fyzikální skupině Standard Model funkci Monte Carlo Production Contact. Zajišťuje a
spravuje simulované datové soubory nutné pro práci této skupiny.
M. Myška zkoumal s použitím programu Herwig++ četnost vícenásobných partonových srážek s
cílem odhadnout četnost vícenásobné produkce neutrálních vektorových bosonů. Je členem podskupiny QCD v rámci pracovní skupiny Standard Model. Zúčastnil se dvou mezinárodních konferencí: "The 2009 Europhysics Conference on High Energy Physics" v polském Krakově a "XXIX
Physics in Collision" v japonském Kobe, kde prezentoval své výsledky ve formě posterů.
Fyzika těžkých iontů
Ve dvou konferenčních vystoupeních [14,15] a disertační práci M. Spousty [17], je podrobně popsán pokrok, který byl v poslednim roce dosažen při přípravě fyzikálního programu srážek těžkých
iontů v experimentu ATLAS. Skupina kolem J. Dolejšího, do níž vedle čerstvého postdoka M.
Spousty patří i další tři diplomanti, se výrazně prosadila při zkoumání tzv. „jet quenchingu“, tj. vlivu jaderného prostředí na vlastnosti jetů produkovaných v tvrdých srážkách jednotlivých nukleonů.
Konkrétně se podílela na vypracování procedury identifikace a rekonstrukce jetů v programovém
prostředí ATHENA a odečítání pozadí pocházejícího z měkkých srážek doprovázejících tvrdou
srážku dvou nukleonů. Dále zkoumala vlastnosti základního jetového algoritmu experimentu ATLAS, jímž je kónusový algoritmus a dalších tří algoritmů (kT, anti-kT a Cambridge). Jde především
to, jak dobře odpovídají (po odečtení pozadí) rekonstruované jety na detektorové úrovni jetům získaným aplikací jetového algoritmu přímo na částice generované PYTHIÍ, resp. PYQUEN, v textu
nazývaných „truth“.
Hlavním výsledkem práce skupiny, podrobně popsáným v [17], je závěr, že vliv jaderného prostředí
na vlastnosti jetů je značný a v detektoru ATLAS dobře měřitelný. Je ukázáno, že pro podrobnější
informaci o efektech vedoucích na jet quenching je však třeba kombinovat měření tvaru jetů
s tvarem rozdělení v příčné energii.
Studium vlastností top-kvarku.
Této tématice se věnují skupiny na FJFI ČVUT a ve FZÚ. Skupina ve FJFI zkoumá schopnosti detektoru ATLAS provést přesné měření hmotnosti top kvarku a zkoumáním spinových korelací jako
možného projevu extra dimezí. J. Schovancová se pod vedením J. Chudoby zabývá studiem vlastností top kvarku se zaměřením na problematiku počítačového zpracování naměřených dat.
Vývoj DAQ a triggeru.
Této problematice se věnoval J. Mašík a jsou do ní zapojeni doktorandi Centra M. Marčišovský, P.
Růžička a M. Zeman. M.Marčišovský vyhodnocuje rekonstrukce drah částic on-line i off-line algoritmech. K tomuto účelu vypracoval programový balík, který implementoval do rekonstrukčního
programu ATHENA. P. Růžička se věnuje specifickým otázkám triggeru pro difrakční procesy.
11
Publikace
[1] ATLAS Collaboration (z Centra J. Dolejší, J. Chudoba, V. Juránek, O. Kepka, A. Kupčo, V.
Kús, M. Marčišovský, J. Mašík, M. Myška, P. Růžička, M. Spousta, P. Staroba, M. Taševský): Expected Performance of the ATLAS Experiment - Detector, Trigger and Physics. e-Print:
arXiv:0901.0512 [hep-ex]
[2] E. Chapon, O. Kepka and C. Royon, Anomalous trilinear and quartic WW gamma, WW gamma gamma, ZZ gamma and ZZ gamma gamma couplings in photon induced processes at the
LHC, arXiv:0909.5237 [hep-ph].
[3] E. Chapon, O. Kepka and C. Royon, Probing WW gamma gamma and ZZ gamma gamma
quartic anomalous couplings with 10 pb**-1 at the LHC, arXiv:0908.1061 [hep-ph].
[4] F. Chevallier, O. Kepka, C. Marquet and C. Royon, Gaps between jets at hadron colliders in
the next-to-leading BFKL framework, Phys. Rev. D79 (2009) 094019.
[5] ATLAS Collaboration (z Centra P. Staroba): Electroweak Boson Cross-Section Measurements
ATL-PHYS-2009-034: http://cdsweb.cern.ch/record/1166788?ln=en¨
[6] N. Grau, B. Cole, W. Holzmann, M. Spousta, P. Steinberg: Identification and Rejection of Fake Reconstructed Jets From a Fluctuating Heavy Ion Background in ATLAS.
Eur.Phys.J.C62:191-196,2009
Konferenční vystoupení
[7] S. Heinemeyer, V. Khoze, M. Ryskin, M. Taševský and G. Weiglein, BSM Higgs studies at the
LHC in the forward proton mode, 13th International Conference on Elastic and Diffractive Scattering (EDS09), CERN, Geneva, Switzerland, July 2009, arXiv: 0909.4665 [hep-ph].
[8] M. Taševský, Measuring Central exclusive processes at LHC13th International Conference on
Elastic and Diffractive Scattering (EDS09), CERN, July 2009, arXiv:0910.5205 [hep-ph].
[9] M. Boonekamp, V. Juránek, O. Kepka and C. Royon, Forward Physics Monte Carlo,
Proceedings of the HERA and the LHC: 2nd workshop on the implications of HERA for LHC
physics, p. 758, CERN, Geneva, Switzerland, May 2008, arXiv:0903.3861 [hep-ph].
[10] V. Juránek, ATLAS plans on soft and hard diffraction at the early LHC, 13th International
Conference on Elastic and Diffractive Scattering, CERN, Geneva, Switzerland, July 2009.
[11] O. Kepka, Sensitivities to anomalous quartic couplings in two-photon events, 13th International
[12] M. Taševský, Overview of central exclusive measurements at the LHC, 13th International
[13] M. Taševský, The AFP project and recent central exclusive Higgs studies, International
meeting on Low x Physics, Ischia, Italy, September 8-12. 2009.
[14] M. Spousta: Measurements of jet quenching using the ATLAS detector, 4th International
Workshop On High-PT Physics At LHC 09 4-7 Feb 2009, Prague, Czech Republic, ATLPHYS-PROC-2009-046
[15] J. Dolejší: Status of ATLAS and Preparation for the Pb-Pb Run, 21st International Conference
on Ultra-Relativistic Nucleus-Nucleus Collisions (QM2009), Knoxville, Tennessee, April 2009.
Nucl.Phys.A830:89C-96C,2009.
Dizertační práce
[16] O. Kepka: QCD and diffraction in the ATLAS experiment at the LHC, Paříž, listopad 2009
[17] M. Spousta: Jets in Heavy Ion Collisions at the ATLAS detektor, Praha, leden 2010
12
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:
J. Ebr, T. Kárová, P. Nečesal, M. Nyklíček, R. Šmída, J. Schovancová
MFF UK
Vědečtí pracovníci: D. Nosek, L. Rob
doktorand:
D. Nedbal
Observatoř Pierra Augera
V roce 2009 se pracovní skupina Centra zaměřila na tyto hlavní okruhy problémů:
Podpora rozsáhlých výpočtů
Vliv atmosféry na rekonstrukci spršek kosmického záření
Analýza anizotropie kosmického záření
Limit podílu fotonů
Šikmé spršky a limit podílu neutrin
Chemické složení kosmického záření a modelování atmosferických spršek
Podpora rozsáhlých výpočtů
V roce 2009 byla českou skupinou dokončena rozsáhlá knihovna spršek kosmického záření (KZ)
simulovaných v programu CORSIKA. K celkovému počtu cca. 35 tisíc spršek modelovaných v
předešlém roce tak v prvních měsících roku 2009 přibylo nových 10 tisíc událostí. J. Schovancová
se podílela také na definici této knihovny s ohledem na výpočetní možnosti gridu a vypracovala
softwarové nástroje sloužící k monitoringu spuštěných a dopočítaných úloh a k evidenci nasimulovaných spršek. O vytvořeném prostředí, výsledcích a zkušenostech se simulacemi spršek kosmického záření na gridu bylo referováno v roce 2009 na mezinárodní konferenci [15]. Pokračoval rozvoj
virtuální organizace VO AUGER, jejíž klíčové servery (VOMS apod.) jsou pod správou české skupiny.
Byl dokončen celý řetězec nástrojů gridových simulací: tj. zejména gridifikace programu CORSIKA, gridifikace programu offline, vytvoření monitorovacího nástroje úloh a zajištění pohodlného
přístupu k výsledkům simulací uvnitř gridu. Současně se v letošním, tak jako i v loňském roce, ukázala užitečnost gridových nástrojů pro observatoř Pierra Augera masovou produkcí dosud nejrozsáhlejších knihoven spršek kosmického záření za dobu trvání experimentu. Hlavním úkolem české
skupiny je správa virtuální organizace, údržba klíčových serverů a podpora uživatelů.
Vliv atmosféry na rekonstrukci spršek kosmického záření
V práci [1] studujeme vliv atmosférických podmínek, jako jsou tlak, hustota a vlhkost na měření
fluorescenčním detektorem. Jedním z důležitých výsledků je také vliv přítomnosti aerosolů
v ovzduší na parametry rekonstruované spršky. V případě, že bychom na observatoři neměřili aerosolové charakteristiky ovzduší a předpokládali čistou atmosféru, dopouštěli bychom se chyb v určení energie spršky v řádu několika desítek procent a v případě určení polohy maxima spršky by docházelo k chybě cca 10 g cm-2. Člen české skupiny významně přispěl k přípravě tohoto článku a
samotným výsledkům v něm obsažených. Byl publikován článek o vlivu atmosférických podmínek
na měření povrchovým detektorem [5].
Dále pokračovala práce na souvisejícím projektu robotického teleskopu FRAM monitorujícího neinvazivní metodou vlastnosti atmosféry pomocí pozorování standardních hvězd. Teleskop FRAM
prošel v roce 2009 rozsáhlou rekonstrukcí. Byla nainstalována nová montáž s výbornou stabilitou a
přesností navádění. Byl nainstalován též nový dalekohled, který poskytla španělská skupina ARAE
z IAA CSIC Granada, došlo k řadě vylepšení ovládání střechy a byl nahrazen řídící počítač fotometru. Byl rozšířen i systém tzv. rapid shower monitoring, tedy rychlého monitorování spršek, který
13
bezprostředně po příletu zajímavé spršky kosmického záření nasměruje dalekohled do směru jejího
příletu a poté do několika dalších směrů podél roviny její dráhy za účelem studia průzračnosti atmosféry mezi sprškou a fluorescenčním detektorem. O teleskopu FRAM bylo referováno na mezinárodní konferenci a v článku [4].
Anizotropie kosmického záření.
Problematikou distribucí příletu pozorovaných částic s extrémními energiemi v souvislosti s pozicí
aktivních galaktických jader a blízkých význačných galaxií jako je Virgo nebo Centaurus A se zabýval D. Nosek. Rozvinul metody plně aplikovatelné již při malém počtu detekovaných událostí při
extrémních energiích a referoval o nich na ICRC [19]. Zkoumali jsme také koincidence mezi detekovanými událostmi kosmického záření a gama záblesky a věnovali jsme se i vlivu magnetických
polí na šíření částic vesmírem [18].
Limit podílu fotonů
Z přímého pozorování podélného vývoje spršek kosmického záření pomocí fluorescenčního detektoru observatoře Pierra Augera byl stanoven limit na maximální tok fotonů v oblasti energií pod 10
EeV [3]. Analýza vychází z faktu, že spršky způsobené fotony dosahují svého maxima v atmosféře
mnohem později než spršky, které mají na svém počátku proton nebo nějaké těžší jádro. Výsledky
doplňují předchozí pozorování na základě dat povrchového detektoru a dále vymezují, až vylučují
předpovědi většiny tzv. “top-down” modelů vzniku kosmického záření extrémně vysokých energií
Horní limity na frakci fotonů v integrálním spektru
kosmického záření určené různými experimenty
AGASA (A1, A2), AGASA-Yakutsk (AY), Yakutsk (Y),
Haverah Park (HP). Černě jsou znázorněny limity
získané povrchovým detektorem observatoře Pierra
Augera a modře limity nově publikované práce.
Ohraničená oblast je předpokládaná frakce fotonů
za předpokladu, že se rodí výlučně jako produkt
GZK mechanismu (pozorování fotonů v oblasti toku
předpověděném GZK mechanismem by vedlo k jeho
experimentálnímu důkazu). Čáry znázorňují předpovědi různých top-down modelů jako jsou například
rozpady super-těžké temné hmoty (SHDM, SHDM').
například rozpady super-těžkých částic temné hmoty. Obrázek zachycuje zmíněné limity jako funkce energie spolu s předpověďmi různých top-down modelů.
Šikmé spršky a limit podílu neutrin
V článku [2] byl stanoven limit na tok vysokoenergetických tau neutrin z povrchového detektoru.
Členka naší skupiny pokračovala v návrhu nového algoritmu rekonstrukce šikmých spršek fluorescenčním detektorem. Na této tématice pracuje také nový doktorand.
Chemické složení kosmického záření a modelování atmosferických spršek
Jednou z otevřených otázek kosmického záření je jeho chemického složení. Zkoumali jsme velikost
chybějící energie dané neutriny a vysokoeneretickými miony, o kterou se musí opravovat kalorimetrické měření energie z fluorescenčních detektorů. Na toto téma vystoupil člen skupiny při FZÚ v
Praze na mezinárodní konferenci [13] a připravil příspěvek pro ICRC2009 [14]. Zabývali jsme se
také chováním simulací spršek při změnách parametrů modelů, jako je účinný průřez, elasticita a
multiplicita interakcí a podílíme se na analýze složení kosmického záření. Problematiku modelů
hadronových interakcí ve sprškách kosmického záření studuje nový doktorand.
14
Experiment HESS
V roce 2009 se skupina Centra zaměřila na dva okruhy činnosti:
Zpracování a analýza nabraných dat a jejich fyzikální interpretace:
Zkoumali jsme vysokoenergetické procesy v extragalaktických objetech jako jsou galaxie s překotnou tvorbou hvězd (“starburst galaxie”) a kupy galaxií. S výjimkou aktivních galaktických jader se
však do roku 2009 nepodařilo žádný extragalaktický objekt v gama oboru nalézt. Až velmi dlouhá
expozice cca. 140 hodin umožnila HESSu první objev gama záření ze starburst galaxie NGC 253).
Jde o nejslabší doposud objevený astrofyzikální zdroj gama záření na hranici citlivosti. Objev podporuje hypotézu vzniku kosmického záření s energiemi do zhruba 1015 eV v pozůstatcích supernov.
Zároveň umožnil odhadnutí velmi vysoké hustoty kosmického záření v jádře galaxie NGC 253. Výsledek byl publikován v [9] a prezentován na konferenci ICRC 2009 [20].
Výsledky práce na kupách galaxií byly publikovány v [10,11]. Kupy galaxií zatím nebyly objeveny
v oboru gama nad 100 GeV, ale výsledky našeho studia umožnily odhad horního limitu energetické
hustoty kosmického záření v těchto objektech, který omezuje teorie urychlování kosmického záření
[10]. Dalším zajímavým výsledkem, na kterém jsme se podíleli, je studium gama záření z galaxie M
87. Výsledky dlouhodobého monitorování Čerenkovskými teleskopy HESSu, MAGICu a VERITASu a radiového experimentu VLBA naznačují, že kosmické záření je zde urychlováno v blízkosti Schwarzschildova poloměru černé dír [12].
Vývoj softwaru na analýzu dat
Podílíme se rovněž na vývoji nového softwaru pro zpracování dat. D. Nedbal implementoval nový
systém rekonstrukce gama událostí, který by měl zvýšit přesnost rekonstrukce parametrů být používán ve standardní analýze dat z HESSu a výhledově i HESSu II a plánovaného experimentu CTA.
Publikace:
[1] J. Abraham et al.(AUGER COLLABORATION: z Centra M. Boháčová, J. Chudoba, T. Kárová, P. Nečesal, D. Nosek, M. Nyklíček, M. Prouza, J. Řídký, J. Schovancová, R. Šmída,
P. Trávníček), A study of the effect of molecular and aerosol conditions in the athmosphere
an air fluorescence measurements at the Pierre Auger Observatory, Astropart. Phys., in press
P. Trávníček) Limit on the diffuse flux of ultrahigh energy neutrinos with the surface detector
of the Pierre Auger Observatory, Phys. Rev. D D79 (2009) 102001(1) - 102001(15).
P. Trávníček) , Upper limit on the cosmic-ray photon fraction at EeV energies from the Pierre
Auger Observatory, Astropart Phys. 31 (2009) 399 - 406.
[4] M. Prouza, J. Ebr, P. Trávnícek, R. Šmída, FRAM – the robotic telescope for the monitoring of the wavelength dependence of the extinction: description of hardware, data analysis
and results, Advances in Astronomy, in press.
P. Trávníček), Atmospheric effects on extensive air showers observed with the Surface Detector of the Pierre Auger Observatory, Astropart. Phys. 32 (2009) 89-99.
[6] J. Abraham et al.(AUGER COLLABORATION: z Centra M. Boháčová, J. Chudoba, J. Grygar, T. Kárová, P. Nečesal, D. Nosek, M. Nyklíček, M. Prouza, J. Řídký, J. Schovancová,
R. Šmída, P. Trávníček), The Fluorescence Detector of the Pierre Auger Observatory, posláno do Nuclear Instruments and Methods in Physics Research, (arXiv:0907.4282 [astro-ph]).
15
[7] L. Nožka, M.Hrabovský, J.Řídký, M.Boháčová, P.Schovanek, M.Palatka, M. Pech, D.Mandat,
for AIRFLY collaboration, Temperature chamber for measurement of fluorescence yield and
nitrogen spectrum in the project AIRFLY, Optik 120 (2009) 619–622.
[8] J. Abraham et al.(AUGER COLLABORATION: z Centra M. Boháčová, J. Chudoba, T. Kárová, P. Nečesal, D. Nosek, , M. Nyklíček, M. Prouza, J. Řídký, J. Schovancová, R. Šmída,
P. Trávníček), Trigger and Aperture of the Surface Detector Array of the Pierre Auger Observatory, v tisku v Nuclear Instruments and Methods A, doi:10.1016/j.nima.2009.11.018.
[9] F. Acero et al. (z Centra D. Nedbal, L. Rob), Detection of Gamma Rays from a Starburst Galaxy, Science, 326, 1080 – 1082 (2009)
[10] F. Aharonian et al. (z Centra D. Nedbal, L. Rob), Very high energy gamma-ray observations
of the galaxy clusters Abell 496 and Abell 85 with HESS, Astronomy and Astrophysics, 495, 27
– 35 (2009)
[11] F. Aharonian et al. (z Centra D. Nedbal, L. Rob), Constraints on the multi-TeV particle population in the Coma galaxy cluster with HESS observations, Astronomy and Astrophysics, 502,
437 – 443 (2009)
[12] F. Aharonian et al. (z Centra D. Nedbal, L. Rob), Radio Imaging of the Very-High-Energy
Gamma-Ray Emission Region in the Central Engine of a Radio Galaxy, Science, 325, 444 –
448 (2009)
Vystoupení na konferencích:
[13] M. Nyklíček, P. Trávníček, Influence of the hadronic interaction models on the size of the
missing energy of cosmic ray showers. Rencontres de Moriond 2009 Very High Energy Phenomena in the Universe, k tisku v proceedings
[14] M. Nyklíček, P. Trávníček, On the size of missing energy of cosmic ray showers, ICRC2009,
Lodz, červenec, v proceedings
[15] J. Schovancová, J. Chudoba, P. Nečesal, M. Nyklíček, P. Trávníček, Simulation and reconstruction of cosmic ray showers for the Pierre Auger Observatory on the EGEE grid,
CHEP2009, Praha, květen 2009, recenzent doporučil k publikaci v proceedings
[16] R. Šmída, Observation of ultra-high energy cosmic rays, Physics in Collison 2009 (Kobe, Japan), v tisku
[17] M. Prouza, Studies of the ultra-high energy cosmic ray composition at the Pierre Auger Observatory, EPS Conference, Krakov, červenec 2009. v tisku
[18] R. Šmída, Isotropization of Arrival Directions of Ultra-High Energy Cosmic Rays, ICRC 2009
Lodz, červenec, contribution to proceedings
[19] D. Nosek, J. Nosková, Order statistics of the arrival directions of the highest energy cosmic
rays, ICRC 2009 Lodz, červenec, contribution to proceedings
[20] D. Nedbal ICRC 2009 Lodz, červenec, contribution to proceedings
16
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 se testoval za naší účasti ve svazku ve Fermilabu v období duben-květen 2009.
FZÚ má v prototypu kalibrační elektroniku pro 38 detekčních rovin kalorimetru, která vyrábí laditelné světelné záblesky pomocí LED. Ty jsou podobné scintilačním zábleskům, které vytvářejí nabité částice při průchodu scintilátorem. Odpověď detektoru na LED záblesky se zapisuje na disk spolu s daty a využívá se při korekci dat. Celkový počet kontrolovaných fotodetektorů (křemíkových
fotonásobičů) je kolem 7500. Kalibrační data byla využita na zpracovaných datech z CERN z r.
2007 pro publikaci odeslanou do časopisu JINST. Testy prototypu TileHcal na svazcích byly v r.
2009 ukončeny. Data z testů se zpracovávají a budou postupně publikována. Připravuje se nový
projekt spolu s CERN na stavbu prototypu kompaktního hadronového kalorimetru (objem opět cca
1 m3), v němž by absorbátorem byly wolframové desky o tloušťce 14 mm. Jako aktivní medium by
se využily scintilační destičky a křemíkové fotonásobiče z výše uvedeného prototypu TileHcal
včetně našeho kalibračního systému. Odhad je, že 20 vrstev prototypu wolframového hadronového
kalorimetru bude připraveno v září r. 2010 pro testy na svazcích CERN a v r. 2011 by se dokončilo
zbývajících 20 vrstev kalorimetru.
Paralelně s tímto novým projektem se staví v DESY první rovina technického prototypu hadronového kalorimetru pro International Large Detector (ILD), vyvýjeného pro Mezinárodní lineární
kolajdr . Naše skupina navrhla v r. 2008 a vyrobila novou kalibrační elektroniku 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 v objemu desky tištěných spojů. Prototyp
QMB6 obsahuje 6 ks kalibrátorů, mikroprocesor pro řízení kalibrační elektroniky z počítače a systém sběru dat ve standardu LabView. V únoru 2009 jsme testovali QMB6 v silném magnetickém
poli do 4 T v DESY, abychom ověřili, zda magnetické pole popřípadě jeho změny mají vliv na amplitudu světelného LED záblesku, který má šířku kolem 5 ns.
Na obrázku vlevo je ukázána QMB6 na kraji otvoru supravodivého solenoidu s napájecími a signálními kabely krátce před zakrytím otvoru a zahájení měření. Na pravém obrázku je zobrazen výsle17
dek jednoho z měření. Časová škála na ose x pokrývá dobu měření v délce 2 hodin. Husté body
modré a červené barvy odpovídají amplitudě světelného záblesku LED měřené dvěma lavinovými
fotodiodami APD. Žluté body patří monitorovací PIN diodě. Zelená klesající čára popisuje průběh
teploty při měření. Všechny tyto čtyři údaje jsou normalizovány vzhledem k jejich střední hodnotě a
odpovídá jim levá škála osy y. Pro schodovitý průběh intenzity magnetického pole (fialová křivka)
použijte pravou škálu osy y. Údaje z APD byly korigovány na pokles teploty. Z měření pozorujeme
pokles amplitudy LED záblesků < 3 ‰ při vzrůstu intenzity pole o 1 T. Vyjdeme-li z předpokladu,
že relativní časová stabilita magnetického pole v solenoidu detektoru ILD bude 5x10-4 potom stabilita kalibračního světla je lepší než 2x10-6. Vezmeme-li maximální nehomogenitu magnetického pole uvnitř CMS solenoidu 0.3 T při průměrném magnetickém poli 4 T (7.5%), pak maximální relativní změna amplitudy kalibračního světla bude < 3x10-4. Tato čísla je potřeba srovnat s typickými
fluktuacemi kalibračního světla kvůli optickým kontaktům na úrovni 10-1. Z uvedených hodnot je
zřejmé, že vliv magnetického pole na intenzitu kalibračního LED světla je zanedbatelný [9].
Pro budovaný technický prototyp kalorimetru jsme připravili několik optických vláken
s vyřezanými vrypy, která splňovala požadavek na homogenitu vyzařovaného světla po celé délce
vlákna. Vlákna s 12 vrypy pro nás vyrobila firma Safibra Říčany.
V prosinci 2009 jsme v DESY poprvé instalovali jedno vlákno s vrypy v provizorní poloze položené na detekční rovině kalorimetru s 12 x 12 scintilátory a čtecí elektronikou (dva front –end čipy
ASIC jsou viditelné), tzv. HBU jak ukazuje obrázek vlevo. Lineární odezva scintilátor + SiPM na
zvyšující se intenzitu LED světla z našeho QMB6 je ukázána pro 5 scintilátorů na obrázku vpravo.
Určitý rozptyl náklonů přímek je dán provizorní fixací optického vlákna lepící páskou nad otvory s
trny scintilátorů přes které se do scintilátoru svítilo. Výsledek byl prezentován na HCAL mítingu
v DESY (presentace Hlavní schůze skupiny HCAL v DESY – add 1) a přijat velice příznivě.
Elektromagnetický kalorimetr
V období 2006-8 byl silikon-wolframový elektromagnetický kalorimetr plně zkompletován a osazen senzory vyrobenými ve firmě ON Semiconductor v Rožnově pod Radhoštěm. Naši pracovníci
prováděli testování komponent detektoru a v široké míře se podíleli na ozařování, sběru dat a jejich
fyzikální analýze. V roce
2009 bylo hlavní úsilí soustředěno na dokončení
analýzy dat. Experimentální údaje společně s výsledky simulací, uvedené
na přiložených grafech,
ukazují, že vybudované
prototypy dosahují očekávaných parametrů a jsou
důležitým krokem k finální konstrukci.
18
Vrcholový detektor DEPFET
Skupina MFF UK se účastní vývoje detektorů pro lineární uryclovač ILC. Konkrétně se podílí na
vývoji dráhového detektoru (projekt SiLC) a na vývoji vrcholového detektoru (projekt DEPFET).
V obou projektech skupina zaměřuje na vývoj metod testování detekčních vlastností detektorů.
Skupina se v roce 2009 zabývala zejména těmito úkoly:
vývoj testovací elektroniky k tzv. minimatici, tj. pixelovému detektoru DEPFET o několika
detekčních buňkách (Scheirich, Kodyš)
testování prototypů křemíkových detektorů
účast na kalibraci a
charakterizaci prototypů
modulů DEPFET v MPI
Mnichov
účast na měření na svazku
SPS v CERN
vývoj metod analýzy dat a
provádění analýz
kompletní analýza prostorové
přesnosti detektorů DEPFET
z měření 2008 a její
prezentace na konferenci
IWORID09, viz. obrázek níže.
podíl na analýze dat z měření
stripových detektorů SiLC na
svazku SPS v CERN a jejich
publikace [4]
Elektronická deska na testování minimatic DEPFET
vývoj nových metod analýzy
navržená a zkonstruována na MFF v Praze.
a jejich publikace v [5]
vývoj simulací pixelových detektorů v programovém prostředí ILC.
Přesnost měření polohy detektorem DEPFET v závislosti na úhlu
dopadu částice, měření v CERN, analýza provedena v Praze.
19
Publikace:
[1] 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, J.Phys.Conf.Ser. 160: 012065, 2009.
[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, Construction and commissioning of the CALICE analog hadron calorimeter prototype,
publikace odeslána do časopisu JINST.
[3] J. Cvach, M. Havránek, M. Janata, M. Marčišovský, I. Polák, J. Popule, L. Tomášek, M.
Tomášek, P. Růžička, P. Šícho, J. Smolík, V. Vrba, J. Zalešák, Response of the CALICE SiW electromagnetic calorimeter physics prototype to electrons, Nucl. Instrum. Meth. A 608
(2009) 372 - 383.
[4] M. Dragicevic, T. Bergauer, Z. Dolezal, Z. Drasal, M. Friedl, S. Hänsel, J. Hrubec, C. Irmler,
W. Kiesenhofer, M. Krammer, P. Kvasnicka, Optimising the strip geometry for very fine pitch
silicon strip sensors, accepted for publication in Nuclear Instruments and Methods in Physics
Research A.
[5] Ladislav Andricek, Zdeněk Doležal, Zbyněk Drásal, Peter Fischer, Petr Kodys, Robert Kohrs,
Petr Kvasnička, Carlos Marinas, Lars Reuen, Stefan Rummel, Kristof Schmieden, Jaap J. Velthuis, Marcel Vos: Spatial resolution analysis of micron resolution silicon pixel detectors based
on beam and laser tests, Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A 604 (2009)
385–389
Konference:
[6] J. Cvach, CALICE hadron calorimeter test beam results, 2009 Europhysics Conference on
High Energy Physics, Krakow, červenec 2009.
[7] J. Cvach, Hadron calorimeters for ILD at test beams, Spin 2009 Advanced Study Institute,
Praha, srpen 2009.
[8] J. Zálešák, Calibration of the hadron calorimeter prototype for the ILC, Spin 2009 Advanced
Study Institute, Praha, srpen 2009
[9] I. Polák, LED calibration systém for the CALICE AHCAL, Linear Collider Workshop of Americas, Albuquerque, říjen 2009, New Mexico.
[10] J. Cvach, J. Hladký, M. Janata, J. Kvasnička, D. Lednický, I. Polák, J. Zálešák, Magnetic field tests of the QRLED driver, EUDET Memo 2009–005, http://www.eudet.org/e26/e28/ .
20
6. Vývoj a testování polovodičových detektorů
Řešitelský tým:
FZÚ AV ČR:
Vědečtí pracovníci: V. Vrba
Techničtí pracovníci: L. Tomášek, M. Tomášek, J. Popule, P. Šícho
Doktorandi:
M. Marčišovký
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.
Vývoj detektorů MediPix
Vypracovali jsme design velkoplošných pixelových detektorů (tzv. quadů) s několika originálními
variantami detekčních čidel. Tyto
detektory byly zhotoveny ve firmě
ON Semiconductor, Rožnov pod
Radhoštěm. Po otestování v Křemíkové laboratoři ve FZU tyto detektory byly za účasti našich pracovníků testovány a kompletovány
v NIKHEF Amsterodam.
Vyrobené detektory jsou výborné
kvality, jak demonstrují snímky z
ozáření radioaktivním zdrojem 90Sr
(horní dva obrázky).
Kolegové z Leiden University, Holandsko, s kterými na projektu MediPix spolupracujeme, nás požádali
o zapůjčení našich detektorů a použili je pro zobrazování v jejich
elektronovém mikroskopu. Výsledky snímání difrakčních obrazců
standardní metodou (vlevo dole) a
s použitím detektoru MediPix
(vpravo dole) jsou uvedeny na přiložených obrázcích. Expozice pro
standardní metodu byla 20 s, zatímco pro zobrazení pomocí MediPix byla 100x kratší – 0.2 s.
Tento příklad demonstruje výrazně lepší zobrazovací schopnosti vyvíjených detektorů oproti dosud
používaným technikám.
21
Dílčí úkol 7: Zpracování experimentálních dat
Řešitelský tým:
FZÚ AV ČR:
Vědečtí pracovníci: J. Chudoba, M. Lokajíček
Počítačoví specialisté: L. Fiala, J. Horký, T. Kouba, J. Kundrát, J. Švec
MFF UK
Počítačoví specialisté: P. Tas
Cílem dílčího úkolu je v rámci spolupráce na mezinárodních projektech EGEEIII (Enabling Grids
for E-sciencE) a WLCG (Worldwide LHC Computing Grid) připravit v ČR základ pro zpracování
dat projektů na urychlovači LHC (tj. pro ČR projektů ATLAS, ALICE a TOTEM) a dalších projektů, které využívají v nějaké formě technologii gridu pro zpracování svých dat (jako D0 a Auger).
Projekty EGEEIII a WLCG jsou řízené laboratoří CERN, první projekt financuje EU a projekt
WLCG je projekt CERN, jehož úkolem je připravit mezinárodní gridovou infrastrukturu HW i SW
pro všechny experimenty na urychlovači LHC.
Od roku 2004 provozuje Centrum v rámci svého výzkumného programu Regionálního výpočetní
centrum pro fyziku částic, jež po nárůstu kapacit v roce 2009 bude mít k disposici začátkem roku
2010 na 2 900 jader procesorů (včetně kapacity 800 jader pro fyziku materiálového výzkumu) a 0,5
PB diskového prostoru. V roce 2009 bylo centrum využíváno především pro zpracování dat projektů D0 ve FNAL a k účasti na zátěžových testech STEP09 pro projekty ATLAS a ALICE a v menší
míře pro další přispívající experimenty (Auger a materiálový výzkum).
Přehled počtu běžících úloh k 11. 12. 2009 pro experimenty ATLAS, ALICE a D0. Od poloviny
2009 jsme dosahovali 1 200 současně běžících úloh.
Účast v STEP09
Testy STEP09 (Scale Testing for the Experiment Program) jsou určeny k otestování infrastruktury
pro zpracování dat experimentů, v našem případě především experimentů ATLAS a ALICE. Předmětem těchto aktivit byla simulace současné činnosti všech experimentů na LHC od sběru dat na
jednotlivých experimentálních zařízeních, po distribuci dat do center Tier1 a Tier2, zpracování dat a
jejich analýzu uživateli, jak bude probíhat po spuštění LHC. Během testů jsme nalezli a odstranili
slabá místa v celém řetězci od metodiky po hardwarové nedostatky. Pro centrum ve FZÚ to konkrétně znamenalo přechod vnitřní síťové infrastruktury z 1 Gb/s na 10 Gb/s, protože docházelo
k přetížení některých datových spojů.
Tier2 centrum experimentů ATLAS a ALICE ve FZÚ je připojeno optickým spojem 1 Gb/s
k řídícímu Tier1 centru FZK v Karlsruhe. Tento spoj se podařilo během testů saturovat. Je to jednak
známka optimálního vyladění celé přenosové soustavy na obou stranách spoje, jednak důvod
22
k zahájení jednání s CESNET, z. s. p. o., který spoj poskytuje, o možnostech povýšení přenosové
kapacity spoje.
Po spuštění komplexu LHC 20. 11. 2009 celá infrastruktura fungovala bez problémů.
Výsledkem projektů WLCG a EGEEIII je automatizované zpracování dat projektů LHC na celosvětovém gridu LCG. Vlastním výsledkem zmíněných mezinárodních projektů je vytvoření tzv. middleware – vrstvy software, která popsanou automatickou spolupráci umožňuje. Vlastní hardwarová
infrastruktura není součástí těchto projektů, ale každý účastník ji musí zajistit z jiných zdrojů.
Naše Regionální výpočetní centrum pro fyziku částic je plně certifikováno jako centrum úrovně
Tier2 v gridu LCG. Vychovali jsme tým odborníků, kteří úzce spolupracují na mezinárodních projektech a úspěšně dokázali vytvořit celou potřebnou HW a SW infrastrukturu a úspěšně ji zapojit do
mezinárodního gridu. M. Lokajíček je členem „Grid Deployment Board“ (GDB), který organizuje
realizaci mezinárodního gridu LCG.
V roce 2009 v centru nepřetržitě běželo 1 200 úloh (každá na jednom jádru procesoru), takže dodalo
ekvivalent 1 200 let běhu na jednom procesorovém jádru. Podporujeme i paralelní úlohy, které mohou používat pro jednu úlohu více jader. Výpočetní kapacity jsou pak dodávány dle příspěvků skupin. Pokud nějaká skupina svůj podíl nevyužívá, mohou ho využít jiné skupiny, nevyužitý podíl se
nenahrazuje. Tím je zajištěno neustále plné vytížení centra. V roce 2009 využívaly centrum následující skupiny:
D0
ATLAS
Alice
Materiál
Celkem
HEPSPEC relativně
6 535
42
774
5
3 048
20
5 235
33
15 592
100
HEPSPEC označuje jednotku výkonu procesorů definovanou mezinárodní obcí fyziky částic, určenou na bázi SpecInt2006 a
v pravém sloupci je nárok jednotlivých skupin. Koncem roku 2009
byl výpočetní výkon navýšen především příspěvkem skupin ATLAS a ALICE. Disková úložná kapacita centra byla v roce 2009 na
úrovni 186 TB hrubého prostoru, realizovaná na bezpečných diskových polích a byla zdvojnásobena nákupy koncem roku 2009.
Důležitým příspěvkem především pro mezinárodní experimenty
fyziky částic je úzká spolupráce s CESNET, který v rámci svých projektů je schopen zajistit přímé
optické spoje s kapacitou 1 Gb/s vnitrostátně i mezinárodně. Centrum ve FZÚ je spojeno optickými
linkami s CESNET (10 Gb/s) a dalšími spolupracujícími skupinami v Praze MFF UK, ČVUT a ÚJF
AV ČR, tak v zahraničí – FZK v Karlsruhe, FNAL a BNL v USA a Taipei.
Fyzikální ústav byl hlavním organizátorem (spolu s Českým vysokým učením technickým v Praze,
Univerzitou Karlovou v Praze, Ústavem jaderné fyziky AV ČR a CESNET, z. s. p. o. nejvýznamnější výpočetní konference mezinárodní obce fyziky částic CHEP2009 (Comptuing in High Energy
and Nuclear Physics) konané v Praze 21. – 27. 3. 2009.
23
Vystoupení na konferencích: (podtržen přednášející)
[1] D. Adamová, J. Chudoba, T. Kouba, P. Mendez Lorenzo, P. Saiz, J. Švec, J. Hampl: Status
of the Grid Computing for the ALICE Experiment in the Czech Republic, poster, 17th
International Conference on Computing in High Energy and Nuclear Physics, CHEP´09,
Prague 21-27 March 2009
[2] J. Chudoba, P. Nečesal, M. Nyklíček, J. Schovancová, P. Trávníček: Simulation and
reconstruction of cosmic ray showers for the pierre auger Observatory on the EGEE grid,
poster, 17th International Conference on Computing in High Energy and Nuclear Physics,
CHEP´09, Prague 21-27 March 2009
[3] L. Fiala, J. Horký, J. Chudoba, T. Kouba, J. Kundrát, M. Lokajíček, J. Švec, D.
Adamová: Prague Tier2 computing centre evolution at NEC2009, XXII International
Symposium on Nuclear Electronics & Computing, Varna, 7-14 September 2009
[4] J. Horký, T. Kouba, J. Kundrát, J. Švec: A centralized administration of the Grid
infrastructure using cfengine at NEC2009, XXII International Symposium on Nuclear
Electronics & Computing, Varna, 7-14 September 2009
[5] Jiří Chudoba, Lukáš Fiala, Tomáš Kouba, Jan Kundrát, Miloš Lokajíček, Jan Švec: Prague TIER2 Site Report, workshop HEPIX 2009, NERSC, Berkeley, 26-30 Oct. 2009
24
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 teoretické částicové fyziky v ÚČJF MFF UK byly v roce 2009 soustředěny především na chirální poruchovou teorii (ChPT) interakcí mezonů a teorii elektroslabých interakcí.
Tématice ChPT se věnovali J. Novotný, K. Kampf a M. Kolesár, doktorandi M. Zdráhal a J.
Trnka a diplomant P. Vaško. Byly publikovány práce o formalismu pro popis částic s jednotkovým spinem v rámci efektivních lagrangiánů (tj. pro rozšíření ChPT o vektorové resonance) a o
dvoufotonovém rozpadu neutrálního pionu. Dalším tématem v dané oblasti byly disperzní metody
výpočtu vyšších řádů ChPT.
Vybranými tématy teorie elektroslabých interakcí se zabývali J. Hořejší, M. Kladiva a diplomanti
P. Soukup, P. Karhan a P. Morávek. M. Kladiva pracoval na analýze modelu s dvěma Higgsovými dublety s využitím metod renormalizační grupy. P. Soukup obhájil diplomovou práci na téma
Elektroslabé procesy v rámci efektivní teorie pole, P. Karhan obhájil diplomovou práci Skrytá symetrie v klasické a kvantové fyzice a P. Morávek se věnoval studiu procesů rozptylu vektorových bosonů v rámci některých modelů narušení elektroslabé symetrie za rámcem standardního modelu.
V rámci příprav na data z LHC jsme ve dnech 26.8. - 1.9.2009 uspořádali mezinárodní postgraduální kurs na téma "Physics beyond SM", na němž předášel Antonio Masiero z Univerzity Padova.a
jehož se zúčastnilo 15 studentů z ČR, Slovenska, Rakouska, Chorvatska a Turecka. Akce je součástí středoevropského programu "Central European Joint Programme of Doctoral Studies in Theoretical Physics", http://cepgc.phy.hr/.
Teoretická skupina ve FZÚ
J. Fischer ve spolupráci s I. Vrkočem z Matematického ústavu AV ČR a I. Caprini z Bukurešti vyšetřoval pro případ divergentních poruchových řad třídu funkcí, které mají stejný asymptotický rozvoj. V práci [8] odvodili pro tento účel zobecnéné Watsonovo lemma a diskutovali důsledky pro poruchové rozvoje v kvantové chromodynamice.
J. Niederle ve spolupráci s E. Ivanovem z Dubny vyvinuli v práci [9] nový přístup k N=4 supersymmetrické kvantové mechanice, založený na pojmu biharmonického superprostoru.
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 [11].
J. Hejbal dokončil a odevzdal disertační práci věnovanou alternativní analýze strukturní funkce fotonu v rámci kvantové chromodynamiky. Tato analýza se liší od standardního přístupu důsledným
25
oddělením příspěvků kvantové elektrodynamiky a kvantové chromodnymiky. Hlavní výsledky byly
publikovány v článku [7].
Teoretická skupina na FJFI
Skupina pokračovala v rozšiřování oblasti aplikací Poisson-Lieových transformací na případy s
přihlížejícími proměnnými včetně transformací okrajových podmínek otevřených strun, t.j. tzv Dbrán a na sigma modely na supervarietách. K druhému účelu byly klasifikovány nízkorozměrné
Maninovy trojice a Drinfeldovy doubly na Lieovských superalgebrách.
Provedli jsme podrobný rozbor symetrií dvou různých forem N=1 supersymetrické sine-Gordonovy rovnice a zkonstruována řešení invariantní vzhledem k jednotlivým 1-parametrickým podgrupám
Mimo to byl učiněn pokrok v klasifikaci neprostých Lieovských algeber. Byly zkonstruovány
všechny řešitelné Lieovy algebry s konkrétním n-rozměrným nilradikálem n_{n,2} a všechna rozšíření konkrétního n-rozměrného nilradikálu, která obsahují dříve studované filiformní n-2 rozměrné
nilpotentní algebry.
Publikace:
[1] M. Zdráhal, K. Kampf, M. Knecht, J. Novotný: Construction of the eta → 3pi (and K → 3pi)
amplitudes using dispersive approach, 6 pp. , arXiv:0910.1721 [hep-ph].
[2] K. Kampf, J. Novotný, J. Trnka: Note on renormalization of the spin-1 resonance propagator at one-loop order, 8 pp., arXiv:0905.1348 [hep-ph].
[3] K. Kampf, B. Moussallam: Chiral expansions of the pi0 lifetime, 19 pp.,
Phys.Rev.D79:076005, 2009.
[4] J. J. Sanz-Cillero, J. Trnka: Weinberg sum rules at NLO in 1/Nc, 4 pp., arXiv:0912.2068
[5] J. J. Sanz-Cillero, J. Trnka: High energy constraints in the octet SS-PP correlator and
resonance saturation at NLO in 1/Nc, 40 pp., arXiv:0912.0495 [hep-ph].
[6] J. Hořejší: Nobelova cena za fyziku 2008: Cesty k narušení symetrie, Pokroky matematiky,
fyziky a astronomie 54 (2009) 3 – 14.
[7] J. Hejbal: On QCD analysis of stucture function F(2)**gamma in alternative approach.
J.Phys.G36:055001,2009
[8] I. Caprini, J. Fischer, I. Vrkoc: On the ambiguity of field correlators represented by asymptotic
perturbation expansions. J.Phys.A42:395403,2009
[9] E. Ivanov, J. Niederle: .Bi-Harmonic Superspace for N=4 Mechanics Phys.Rev.D80: 065027,
2009.
[10] L. Hlavatý, I. Petr, V.. Štěpán: Poisson-Lie T-plurality with Spectators, Journal of Mathematical Physics. 2009, vol. 50, no. 4, p. 043504ISSN 0022-2488.
[11] L. Hlavatý, J. Vysoký: Manin supertriples and Drinfeld superdoubles in low dimensions, arXiv 0908.0997.
[12] L. Šnobl, P. Winternitz:: All Solvable Extensions of a Class of Nilpotent Lie Algebras of Dimension n and Degree of Nilpotency n − 1, Journal of Physics A: Mathematical and Theoretical. 2009, vol. 42, no. 10, p. 105201ISSN 1751-8113.
[13] L. Šnobl, D. Karásek: Classification of Solvable Lie algebras with a given nilradical by means of solvable extensions of its subalgebra, Linear Algebra and its Application, v tisku
26
[14] A. Grundland, A. Hariton, L. Šnobl:: Invariant Solutions of the Supersymmetric sine-Gordon
Equation, Journal of Physics A: Mathematical and Theoretical. 2009, vol. 42, no. 33, p.
335203ISSN 1751-8113.
Vystoupení na konferencích
[15] J. Trnka: Problems with renormalization of effective field theories with spin one particles,
International Workshop on Effective Field Theories: from the Pion to the Upsilon, EFT09,
Valencia, únor 2009
[16] K. Kampf: Chiral expansions of pi0 decays, International Workshop on Effective Field Theories: from the Pion to the Upsilon, EFT09, Valencia, únor 2009
[17] M. Zdráhal: Dispersive construction of two-loop P->3pi (P=K,eta) amplitudes, International
Workshop on Effective Field Theories: from the Pion to the Upsilon, EFT09, Valencia, únor
2009
[18] K. Kolář: On qualitative aspects of the choice of factorization schemes at NLO, sborník z
2009 Europhysics Conference on High Energy Physics, červenec 2009, Krakov, Polsko, arXiv:1001.0711
27
Popularizace
Popularizační aktivity v roce 2009 byly ovlivněny havárií LHC v září 2008 a také poznamenány reorganizací Odboru mediální komunikace AV ČR na jaře 2009, při níž odešlo několik zkušených
osob, s nimiž jsme v minulosti na některých aktivitách úzce spolupracovali.
•
Nejširší dopad na veřejnost mají zřejmě vstupy v televizi a rozhlasu. Zájem médií se začal objevovat se spouštěním LHC, do konce roku jsme vystoupili (J. Dolejší, R. Leitner, J. Rameš, V.
Vrba) v pořadech ČT 168 hodin, Prizma, Milénium, a v rozhlasových vstupech.
•
Podobně jako v minulých letech pokračovaly (výjezdní) přednášky a jiné akce pro gymnázia a
učitele (Pro řešitele celostátního kola FO, Praha, pro účastníky astronomické expedice na
hvězdárně v Úpici, G Vyškov, pro učitele v rámci programu Descartes, mezinárodně koordinovaná akce „Sáhněte si na CERN“ (masterclasses), týdenní studijní pobyt ve FZÚ pro studenty z
Prostějova … J. Dolejší, P. Kodyš, J. Rameš, R. Šmída).
•
26 českých učitelů se zúčastnilo týdenního školení v CERN, které uspořádali J. Dolejší z MFF
UK, J. Rameš a S. Němeček z FZU AVČR a V. Wagner z ÚJF AVČR od 7. 3. do 15. 3. 2009,
v CERN přednášeli i J. Chýla a M. Prouza, viz
http://ipnp00.troja.mff.cuni.cz/dolejsi/outreach/Cesky_ucitelsky_tyden.htm
Cestovní výdaje učitelů byly hrazeny z projektu MŠMTV INGO LA08015 – Spolupráce ČR
s CERN, na „své“ učitele přispěl Kraj Vysočina.
•
Byly připraveny exponáty pro celoakademickou výstavu „Věda pro život“ v září a říjnu 2009
na Národní 4 – část fluorescenčního teleskopu experimentu Auger s autentickými zrcadly a
součásti a polotovary pixelového detektoru experimentu ATLAS na LHC v CERN společně
s popisy a vysvětlujícími texty – P. Trávníček, R. Šmída, M. Palatka, M. Hrabovský, M. Tomášek, V. Vrba, J. Rameš
•
J. Rameš nadále působí jako zástupce ČR v „European Particle Physics Outreach Group“, J.
Dolejší a V. Vrba jsou členy „ATLAS Education and Outreach Committee“
Ve dnech 26. 2. až 1. 3. 2009 uspořádala Krajská komise FO v Praze celostátní kolo jubilejního 50.
ročníku FO. Pracovníci Centra Jiří Novotný a Jiří Dolejší jsou dlouhodobí členové této krajské komise, a v tom, že celostátní kolo této soutěže vyhledávající talenty ve fyzice pořádali (ve spolupráci
s Martinem Kapounem z Gymnázia Parléřova) s využitím všech zkušeností z mezinárodní částicové
komunity. S podporou ředitele FZÚ se podařilo uspořádat důstojné zahájení v konferenčním centru
AV ČR na zámku v Liblicích za účasti předsedy AV ČR, rektora UK, rektora ČVUT a ministra
školství. Na MFF UK se odehrálo řešení experimentální úlohy námi připravené a důstojné zakončení. Účastníci (i členové ústřední komise FO) si museli odnést dojem, že UK, ČVUT i AV ČR,
speciálně FZÚ, mají o novou generaci fyziků nefalšovaný zájem. Do této atmosféry také přirozeně
zapadla přednáška o LHC, tedy popularizace částicové fyziky.
28

Výsledky dosažené při řešení jednotlivých dílčích úkolů v roce 2009

Transkript

Podobné dokumenty

Výsledky dosažené při řešení jednotlivých dílčích úkolů v roce 2007

Výsledky dosažené při řešení jednotlivých dílčích úkolů v roce 2008

Modelování nanomateriálů: most mezi chemií a fyziko