Prace magisterskie [2016/2017]

Lp. Temat Kierunek
1. Oprogramowanie karty szybkiego dwukanałowego analizatora widma INF/FIZ
2. Badanie nowatorskiego kriogenicznego detektora radonu: pomiary tła, wydajności detekcji oraz wyznaczenie minimalnej mierzalnej aktywności FIZ
3. Budowa i testowanie systemu źródeł 222Rn przeznaczonych do kalibracji układów detekcyjnych FIZ
4. Charakterystyka niskotłowego spektrometru alfa opartego o półprzewodnikowy detektor promieniowania jonizującego: pomiary tła, wydajności detekcji oraz wyznaczenie minimalnej mierzalnej aktywności FIZ
5. Charakterystyka systemu komór próżniowych przeznaczonych do badań śladowej emanacji radonu. Pomiary emanacji 222Rn i 220Rn dla wybranych próbek materiałowych FIZ
6. Badania niskotemperaturowej emanacji i adsorpcji radonu FIZ
7. Badania procesów neutralizacji naładowanych pochodnych radonu w gazowym azocie, argonie i ksenonie w funkcji czystości powyższych gazów FIZ
8. Przygotowanie oprogramowania dla szybkiej, wielokanałowej karty przetwornika analogowo-cyfrowego pozwalającego na akwizycję danych z detektorów promieniowania jądrowego INF/FIZ
9. Symulacje oscylacji niskoenergetycznych neutrin w europejskim projekcie SOX FIZ
10. Poszukiwanie sygnału neutrin słonecznych, powstających w cyklu CNO, w eksperymencie BOREXINO FIZ
11. Metody wielowymiarowej analizy statystycznej w identyfikacji oddziaływań w detektorach germanowych typu koaksjalnego oraz BEGe FIZ
12. Badania źródeł radonu w eksperymentach poszukujących cząstek ciemnej zimnej materii (DarkSide) FIZ
13. Badania źródeł aktywności powierzchniowych w eksperymencie DarkSide (poszukiwania ciemnej zimnej materii) oraz GERDA (poszukiwanie podwójnego bezneutrinowego rozpadu beta) FIZ
14. Opracowanie komputerowego modelu ultraniskotłowego spektrometru gamma (sylulacje Monte Carlo wydajności detekcji) FIZ



1. Oprogramowanie karty szybkiego dwukanałowego analizatora widma

Opis: Praca polega na stworzeniu oprogramowania karty szybkiego analizatora widma impulsów analogowych. Zadaniem programu jest analiza rejestrowanych kształtów impulsów, obsługa karty podczas wykonywania długoczasowych pomiarów oraz wyznaczanie widma energetycznego przy pomocy filtrów cyfrowych (metody DSP).
Program powinien składać się z trzech modułów: moduł sterowania kartą, moduł analizy danych, moduł serwera danych (w postaci graficznego interface’u użytkownika oraz proste www).

Moduł sterowania kartą powinien być tak zaprojektowany, aby umożliwiał nieprzerwaną pracę karty przez dłuższe okresy czasu i był odporny na ewentualne błędy w działaniu sprzętu. Moduł analizy danych powinien na bieżąco przetwarzać dane, które następnie będą zapisywane na twardym dysku, powinien mieć możliwość automatycznej kalibracji energetycznej widma.

Analiza ma polegać na określaniu przedziału energetycznego zarejestrowanego impulsu. Moduł serwera danych ma stanowić interface do pozostałych modułów, powinien umożliwiać sterowanie przebiegiem pomiaru (start i zatrzymanie zbierania danych, ustalenie zadanego czasu pomiaru, parametry pomiaru, np. czułość wejść, szybkość próbkowania, szerokość binów etc.) oraz manipulację otrzymanymi danymi (widmo w postaci graficznej – liczba zliczeń vs energia, zapis skompresowanych danych do pliku w formacie tekstowym i binarnym, statystyki, wyznaczanie tła etc.).

Wymagania: Preferowani studenci chcący poznać metody doświadczalne fizyki komputerowej oraz informatyki stosowanej, posiadający podstawy programowania, chęć zdobycia i poszerzenia wiedzy w zakresie cyfrowej analizy przebiegów czasowych (DSP).

Temat kierowany jest głównie do studentów specjalizacji: fizyka doświadczalna, informatyka stosowana

Kontakt: dr Zenon Nieckarz, dr Krzysztof Pelczar

2. Badanie nowatorskiego kriogenicznego detektora radonu: pomiary tła, wydajności detekcji oraz wyznaczenie minimalnej mierzalnej aktywności

W Zakładzie Doświadczalnej Fizyki Komputerowej zbudowano unikatowy detektor radonu oparty o jego niskotemperaturową adsorpcję. Aparatura ta pozwala na niezwykle czułe pomiary aktywności 222Rn oraz 220Rn emanowanego z różnego typu próbek. Głównym celem pracy będzie dokładne określenie tła detektora, wydajności detekcji radonu oraz wyznaczenie minimalnej mierzalnej aktywności. Wykonany zostanie także bezpośredni pomiar koncentracji 222Rn w argonie wykorzystywanym w eksperymencie DARKSIDE (poszukującym cząstek ciemnej zimnej materii).

Temat kierowany jest głównie do studentów specjalizacji: fizyka doświadczalna

Kontakt: dr Grzegorz Zuzel

3. Budowa i testowanie systemu źródeł 222Rn przeznaczonych do kalibracji układów detekcyjnych

Badania emanacji radonu (222Rn) mają fundamentalne znaczenie dla eksperymentów poszukujących rzadkich procesów jądrowych, takich jak podwójny bezneutrinowy rozpad beta czy oddziaływania cząstek ciemnej zimnej materii. W Zakładzie Doświadczalnej Fizyki Komputerowej oraz w laboratorium podziemnym w Gran Sasso we Włoszech pracuje szereg ultraczułych detektorów radonu, które wymagają okresowej kalibracji. W ramach proponowanej pracy zostanie zbudowany oraz przetestowany system źródeł 222Rn o różnych aktywnościach, za pomocą którego wykonana zostanie kalibracja ww. detektorów.

Kontakt: dr Grzegorz Zuzel

4. Charakterystyka niskotłowego spektrometru alfa opartego o półprzewodnikowy detektor promieniowania jonizującego: pomiary tła, wydajności detekcji oraz wyznaczenie minimalnej mierzalnej aktywności

W ramach proponowanego tematu zbudowany zostanie spektrometr alfa oparty o detektor półprzewodnikowy o dużej powierzchni. Posłuży on do badania powierzchniowej aktywności alfa próbek materiałów wykorzystywanych do budowy detektorów neutrin, ciemnej materii oraz podwójnego bezneutrinowego rozpadu beta. Tematem pracy będzie konstrukcja i określenie parametrów spektrometru oraz wykonanie pomiarów dla wybranych próbek.

Kontakt: dr Grzegorz Zuzel

5. Charakterystyka systemu komór próżniowych przeznaczonych do badań śladowej emanacji radonu. Pomiary emanacji 222Rn i 220Rn dla wybranych próbek materiałowych

Badania emanacji radonu 222Rn mają fundamentalne znaczenie dla eksperymentów poszukujących rzadkich procesów jądrowych, takich jak podwójny bezneutrinowy rozpad beta czy oddziaływania cząstek ciemnej zimnej materii. Zakład Doświadczalnej Fizyki Komputerowej posiada unikatową aparaturę pozwalającą na niezwykle czułe pomiary emanacji 222Rn oraz 220Rn z materiałów konstrukcyjnych detektorów stosowanych do badania ww. procesów. Tematem pracy będą pomiary tła komór o dużej objętości, wydajności detekcji izotopów radonu oraz wyznaczenie ich minimalnej mierzalnej aktywności. Przebadane zostaną także wybrane próbki materiałowe.

Kontakt: dr Grzegorz Zuzel

6. Badania niskotemperaturowej emanacji i adsorpcji radonu

W ramach proponowanego tematu przeprowadzone zostaną pomiary emanacji radonu z metalowego źródła powierzchniowego w funkcji temperatury oraz jego adsorpcji. Badania te mają ogromne znaczenie dla eksperymentów poszukujących rzadkich procesów jądrowych i wykorzystujących detektory oparte o gazy kriogeniczne. Wynika to z faktu, że emanacja radonu z podzespołów detektora, badana zazwyczaj w temperaturach pokojowych, może mieć zupełnie inny przebieg w temperaturach ciekłego azotu/argonu. Różnice te będą miały bezpośredni wpływ na poziom tła danego detektora.

Kontakt: dr Grzegorz Zuzel

7. Badania procesów neutralizacji naładowanych pochodnych radonu w gazowym azocie, argonie i ksenonie w funkcji czystości powyższych gazów

Eksperymenty poszukujące rzadkich procesów jądrowych często oparte są o detektory oddziaływań, których komponenty znajdują się na wysokim potencjale elektrycznym (np. detektory germanowe, komory dryfowe). W powstających polach elektrycznych mogą być transportowane jony będące źródłem niepożądanego tła. Tematem pracy są komplementarne badania izotopów promieniotwórczych produkowanych w szeregach 222Rn i 220Rn. W wyniku wysokoenergetycznych rozpadów jądrowych powstają naładowane jony promieniotwórcze. W postaci zjonizowanej izotopy mogą być transportowane na znaczne odległości przy pomocy pól elektrycznych, w szczególności w kierunku objętości aktywnej eksperymentu. W ramach pracy badane będą podstawowe parametry transportu i neutralizacji jonów (średni czas neutralizacji, mobilność) w funkcji czystości gazów.

Kontakt: dr Grzegorz Zuzel

8. Przygotowanie oprogramowania dla szybkiej, wielokanałowej karty przetwornika analogowo-cyfrowego pozwalającego na akwizycję danych z detektorów promieniowania jądrowego

Opis: Zakład Doświadczalnej Fizyki Komputerowej posiada aparaturę do szybkiej akwizycji danych (wielokanałowe przetworniki Flash-ADC). Celem pracy jest opracowanie oprogramowania do kontroli akwizycji danych i ich wstępnej analizy. W skład pakietu wchodzi interfejs użytkownika (GUI, C++/C#), moduł komunikacji z urządzeniem (szyna PCI-E albo łącze optyczne, C++/C#), moduł zapisu strumienia danych (z wykorzystaniem bibliotek do strumieniowego zapisu danych o dużej przepustowości, BOOST), moduł wstępnej analizy danych (analiza energii impulsu oraz histogramowanie, CUDA), moduł kontroli jakości danych (analiza danych pod kątem zawartości szumów, poziomu bazowego etc., C++, CUDA), moduł bazy danych (przechowuje podstawowe informacje o pomiarze oraz stowarzyszone informacje o plikach z danymi, MySQL itp.).

Wymagania: Preferowani studenci chcący poznać zaawansowane metody doświadczalne fizyki komputerowej oraz informatyki stosowanej, posiadający podstawy programowania, chcący poszerzyć wiedzę w zakresie zarządzania dużymi zbiorami danych, szybkiej analizy (DSP) oraz zaawansowanych technik programistycznych.

Temat kierowany jest głównie do studentów specjalizacji: fizyka doświadczalna, informatyka stosowana

Kontakt: dr Grzegorz Zuzel, dr Zenon Nieckarz

9. Symulacje oscylacji niskoenergetycznych neutrin w europejskim projekcie SOX

W ramach projektu SOX, którego celem jest badanie oscylacji neutrin na krótkim dystansie, planujemy opracować nowy pakiet oprogramowania, poświęcony symulacji oddziaływań neutrin z uwzględnieniem ich oscylacji do czwartej rodziny leptonowej (nowe moduły zamierzamy zaimplementować w ramach G4Bx – kodu Monte Carlo używanego przez wszystkich członków współpracy). Celem pracy magisterskiej będzie identyfikacja optymalnego położenia geometrycznego sztucznego źródła neutrin tak aby osiągnąć maksymalną czułość układu detekcyjnego. Zadanie to będzie polegać na obliczaniu dla każdego zestawu parametrów mieszania, odpowiednich funkcji zmian intensywności oddziaływań na skutek zaniku pewnej części strumienia w procesie oscylacji.

Kontakt: dr Marcin Misiaszek

10. Poszukiwanie sygnału neutrin słonecznych, powstających w cyklu CNO, w eksperymencie BOREXINO

Głównym celem projektu BOREXINO jest badanie własności niskoenergetycznych neutrin przy wykorzystaniu niskotłowego spektrometru neutrinowego. W najbliższych latach jednym z najważniejszych zadań będzie pomiar strumienia neutrin CNO oraz kontynuacja rejestracji neutrin pp, 7Be oraz 8B. Celem pracy magisterskiej będzie stworzenie nowego narzędzia (C++ wraz z bibliotekami środowiska ROOT) przy pomocy którego będzie możliwe wykonywanie fitów, zakładających różne wartości strumieni oraz poziomu tła detektora, w pełnym zakresie energetycznym widma. Nowe oprogramowanie posłuży głównie do identyfikacji odziaływań neutrin, które powstają w cyklu słonecznym typu CNO.

Kontakt: dr Marcin Misiaszek

11. Metody wielowymiarowej analizy statystycznej w identyfikacji oddziaływań w detektorach germanowych typu koaksjalnego oraz BEGe

Zadaniem postawionym w trakcie praktyki będzie opracowanie efektywnego filtra, który będzie umożliwiał analizę kształtu impulsów od zdarzeń rejestrowanych w niskotłowych detektorach germanowych. Nasza grupa opracowuje tego typu filtry i zastosowała je z powodzeniem w ubiegłych latach do polepszenia czułości eksperymentu GERDA. Praktykant będzie miał okazje zapoznać się i rozwijać oprogramowanie, które dokonuje klasyfikacji statystycznej rejestrowanych zdarzeń przy wykorzystaniu metod wielowymiarowej analizy statystycznej. W przypadku opracowania nowego, dużo bardziej efektywnego algorytmu, wyniki prac będą mieć bezpośredni wpływ na wyniki aktualnie wykonywanych eksperymentów w którym bierze udział nasza grupa t.j. BOREXINO, GERDA oraz DarkSide.

Kontakt: dr Marcin Misiaszek, dr Grzegorz Zuzel

12. Badania źródeł radonu w eksperymentach poszukujących cząstek ciemnej zimnej materii (DarkSide)

Wyniki wszechstronnej pracy badawczej mają bezpośredni wpływ na powodzenie aktualnie prowadzonego eksperymentu DarkSide.

Kontakt: dr Grzegorz Zuzel

13. Badania źródeł aktywności powierzchniowych w eksperymencie DarkSide (poszukiwania ciemnej zimnej materii) oraz GERDA (poszukiwanie podwójnego bezneutrinowego rozpadu beta)

Niepożądana obecność aktywności powierzchniowej w materiałach konstrukcyjnych, używanych do budowy detektorów, przekłada się bezpośrednio na podniesienie indeksu tła. Minimalizacja tego czynnika jest niezbędna dla powodzenia eksperymentów niskotłowych. Wyniki wszechstronnej pracy badawczej mają pierwszorzędne znaczenie dla eksperymentów DarkSide oraz GERDA.

Kontakt: dr Grzegorz Zuzel

14. Opracowanie komputerowego modelu ultraniskotłowego spektrometru gamma (symulacje Monte Carlo wydajności detekcji)

 

Kontakt: dr Grzegorz Zuzel