Oddział Fizyki i Astrofizyki Cząstek (NO1)

Transkrypt

1 Oddział Fizyki i Astrofizyki Cząstek (NO1) Zakłady: NZ11. Zakład Oddziaływań Leptonów prof. nadzw. Grażyna Nowak NZ13. Zakład Liniowego Zderzacza prof. nadzw. Leszek Zawiejski NZ14. Zakład Eksperymentu ATLAS prof. nadzw. Adam Trzupek NZ15. Zakład Promieni Kosmicznych prof. zw. Henryk Wilczyński NZ16. Zakład Neutrin i Ciemnej Materii prof. zw. Agnieszka Zalewska NZ17. Zakład Eksperymentu LHCb prof. nadzw. Mariusz Witek Współpraca z DAI i DSK Ogółem 57 pracowników 16 samodzielnych pracowników naukowych (13.85 FTE) 26 adiunktów (25.5 FTE) 10 podlegających rotacji w 2012 r., 2 habilitacje w toku, 2 realizowane granty habilitacyjne 13 inżynierów 2 stypendystów 20 doktorantów 3 magistrantów Sekretariat: mgr Maria Mielnik, mgr Beata Murzyn 7/3/2011 B. Wosiek, NO1 1

2 LHC Tematyka prowadzonych badań Badania fundamentalnych składników materii oraz oddziaływań zachodzących pomiędzy nimi. Badania są prowadzone w ramach międzynarodowych eksperymentów wykorzystujących światowej klasy akceleratory cząstek znajdujące się w Europie, Stanach Zjednoczonych i Japonii, oraz w wiodącym eksperymencie z promieniowaniem kosmicznym. FLASH 7/3/2011 B. Wosiek, NO1 2

3 NO1: Prowadzone badania Nasz udział w międzynarodowych projektach obejmuje wszystkie etapy realizacji eksperymentów: I. Projekt, optymalizacja i konstrukcja detektorów II. Opracowanie programu fizycznego III. Instalacja i uruchomienie detektorów IV. Obsługa detektora, zbieranie danych V. Analiza danych i publikacja wyników lat Eksperymenty działające (zbieranie i analiza danych): ATLAS LHCb Pierre Auger T2K ICARUS WARP Eksperymenty zakończone (kontynuacja analizy danych, publikacja wyników): Belle H1 ZEUS PHOBOS Projekty planowane : Belle-II@SuperKEKB ATLAS &LHCb@HL-LHC FCAL@ILC (or CLIC) SuperB(Frascati) LAGUNA-SUNLAB TIARA Komputeryzacja 7/3/2011 B. Wosiek, NO1 3

4 2010 Rok LHC LHC Wielki Zderzacz Hadronów w CERN Pomyślny start pod koniec 2009 roku 2010 (IV-X) zderzenia p+p przy energii s = 7 TeV Świetlność ~10 27 cm -2 s cm -2 s -1 ATLAS (NZ14) i LHCb (NZ17) świetne działanie detektorów obsługa i monitorowanie pracy detektorów analiza danych pierwsze publikacje Fizyka zderzeń p+p w oparciu o pierwsze zebrane dane (scałkowana świetlność ~45 pb -1 ): Weryfikacja Modelu Standardowego Ograniczenia na procesy wykraczające poza Model Standardowy Zrozumienie odpowiedzi detektorów Testowanie metod wyznaczania tła dla procesów Nowej Fizyki Prezentacje: ATLAS mgr Paweł Malecki LHCb mgr inż. Piotr Morawski 7/3/2011 B. Wosiek, NO1 4

5 2010 Rok LHC 4 listopada 6 grudnia zderzenia Pb+Pb przy energii w układzie środka masy 2.76 TeV/nukleon ATLAS (NZ14) Pierwsze wyniki dla energii 14 razy większej niż energia RHIC Asymetria energii dla przypadków z dwoma dżetami na skutek strat energii w gęstym ośrodku jet quenching Tłumienie produkcji J/ψ w funkcji centralności zderzenia Pierwsza obserwacja produkcji bozonów Z w zderzeniach A+A (Phys. Lett. B697, 294, 2011) 7/3/2011 B. Wosiek, NO1 5

6 Projekt Pierre Auger Badanie promieni kosmicznych w zakresie energii E > ev Południowe Obserwatorium Pierre Auger (Argentyna) rozpoczęło pracę w 2008 r. Hybrydowa detekcja wielkich pęków atmosferycznych: sieć powierzchniowa detektorów oraz teleskopy światła fluorescencyjnego NZ15 (prof. Henryk Wilczyński) Pochodzenie PK Widmo energetyczne Skład PK Anizotropia kierunków przyjścia celowanie do źródeł (AGN?) Istnienie obcięcia GZK Oddz. z mikrofalowym prom. tła Ograniczenie na strumień γ Miara korelacji z AGN: odchylenie 3 σ od 0.21 dla izotropii Potwierdzenie istnienia efektu GZK Silne ograniczenia na egzotyczne modele pochodzenia PK 7/3/2011 B. Wosiek, NO1 6

7 Eksperyment neutrinowy T2K w JPARC Graficzne przedstawienie pierwszego przypadku zarejestrowanego przez detektor SuperKamiokande 24.II. 2010! Najważniejszy eksperyment w fizyce neutrin w najbliższych latach. Pomiar, dotąd nieznanego, parametru oscylacji θ 13 NZ16 (prof. Agnieszka Zalewska) Znaczący wkład wkład DAI w konstrukcję i montaż detektora bliskiego Mgr Tomasz Wąchała odpowiedzialny za rekonstrukcję torów w detektorze SMRD, części bliskiego detektora T2K, analiza reakcji: N µ Wkrótce pierwsze publikacje 7/3/2011 B. Wosiek, NO1 7 ν µ π 0 N'

8 Eksperyment ICARUS w Gran Sasso Badanie neutrin pochodzenia naturalnego i z wiązki z CERN (CNGS) Detektor 2 moduły (300 t LAr każdy) zainstalowane w lab. Gran Sasso Rozpoczęcie zbierania danych w maju 2010! NZ16 (prof. Agnieszka Zalewska) Udział w dyżurach Rozwój oprogramowania (rekonstrukcja torów i wierzchołków) Analiza danych (identyfikacja mionów i hadronów w oddz. z wiązki CNGS) Pierwsza publikacja w oparciu o dane zebrane w 2010 w końcowej fazie redakcji Przypadek oddziaływania ν z wiązki CNGS 7/3/2011 B. Wosiek, NO1 8

9 Eksperyment WArP w Gran Sasso Poszukiwanie cząstek Ciemnej Materii NZ16 (dr Andrzej Szelc) Udział w dyżurach, rozwoju oprogramowania i analizie danych. Prototyp 2.3 l zbieranie danych od 2005 r. Publikacja ograniczeń na masę i przekrój czynny Prace R&D (wpływ zanieczyszczeń Ar i charakterystyk fotopowielaczy) Instalacja docelowego 100l detektora w Gran Sasso od 2008 r. Rozpoczęcie zbierania danych w najbliższych miesiącach 7/3/2011 B. Wosiek, NO1 9

10 e + e Eksperyment Belle Zderzacz e + e KEKB, Tsukuba, Japonia _ Υ( 4S) BB ϒ(nS), n=4, 5, 1, 2, 3 Fundamentalne testy Modelu Standardowego Poszukiwania Nowej Fizyki Poszukiwania nowych cząstek Etap intensywnej analizy danych! NZ11 (prof. Maria Różańska) Zakończenie zbierania danych w lipcu 2010 Rekord świetlności: cm -2 s -1 Zebrana statystyka > 1 ab -1 Observation of B + D (*)0 τ + ν τ and Evidence of B + D 0 τ + ν τ at Belle Belle Collab., A. Bożek et al., Phys.Rev.D 82: , 2010 Opracowanie metody inkluzywnej rekonstrukcji stowarzyszonego mezonu B Rozkład zrekonstruowanej masy mezonu B (M tag ) dla rozpadu B + D (*)0 τ + ν τ (punkty z błędami). Histogram tło przewidywaneprzez Monte Carlo (fit) + 28 publikacji w 2010! Czerwone linie wkłady od B + D *0 τ + ν τ i B + D 0 τ + ν τ 7/3/2011 B. Wosiek, NO1 10

11 Eksperymenty H1 i ZEUS na akceleratorze HERA Zbieranie danych zakończone 30.VI.2007 Zebrana statystyka ~500 pb -1 /eksperyment Kontynuacja analizy danych do ~2013 r. NZ11 (prof. Stanisław Mikocki) Korelacje azymutalne dżet-elektron Poszukiwanie instantonów Pomiar asymetrii azymutalnej przy dużych Q 2 NZ13, NZ14 i NZ23 (prof. Jan Figiel) Korelacje HBT dla cząstek dziwnych Korelacje dwucząstkowe w procesach rozpraszania głęboko-nieelastycznego i fotoprodukcji Wspólna analiza danych z obu eksperymentów Nowe dane dla rozkładów gęstości partonów : HERAPDF1.0 '' Combined measurement and QCD analysis of the inclusive e ± p scattering cross sections at HERA', JHEP 01 (2010) 109 Małe błędy pomiarowe Ważne dla analizy danych z LHC 7/3/2011 B. Wosiek, NO1 11

12 Eksperyment PHOBOS w BNL Badania oddziaływań ciężkich jonów (Au+Au) w zakresie energii od 19.6 do 200 GeV w układzie środka masy nukleon-nukleon Au Au 100 GeV/n 100 GeV/n NZ14 (prof. Barbara Wosiek) Zakończenie zbierania danych w 2005 r. Analiza danych zbliża się do końca (2011?) pp High Transverse Momentum Triggered Correlations over a Large Pseudorapidity Acceptance in Au + Au Collisions at s NN = 200 GeV, Phys. Rev. Lett. 104 (2010) AuAu Korelacje pomiędzy czastką o p T >2.5 GeV/c a innymi cząstkami Obserwacja długo-zasięgowych korelacji w zmiennej η ridge effect Obecnie badane dla danych z LHC Eksperyment praktycznie zakończony! 7/3/2011 B. Wosiek, NO1 12

13 Przyszłość 7/3/2011 B. Wosiek, NO1 13

14 Eksperyment Belle-II Zatwierdzony projekt przebudowy akceleratora KEKB Super KEKB Docelowa świetlność L max = cm -2 s -1 ( ) Modyfikacja detektora Belle Belle-II NZ11 (prof. Maria Różańska) HL-LHC Eksperymenty ATLAS i LHCb przy Super LHC (HL-LHC) Modyfikacje detektorów dla kolejnych faz rozwoju akceleratora LHC Faza osiągnięcie nominalnej energii, s = 14 TeV, L =10 34 cm -2 s -1 Faza-1 ~2017/18 L = cm -2 s -1 Faza-2 ~2022 L = cm -2 s -1 (+ 10 lat, cel: zebranie danych 3000 fb -1 ) ATLAS: NZ14, NZ11 (prof. Barbara Wosiek, prof. Adam Trzupek) LHCb: NZ17 (prof. Mariusz Witek) 7/3/2011 B. Wosiek, NO1 14

15 Prace badawczo-rozwojowe I NZ13 (prof. Leszek Zawiejski) Prace związane z projektem przyszłego liniowego zderzacza e + e (ILC, CLIC) H. Abramowicz et al., Forward Instrumentation for ILC Detectors. JINST 5 (2010)P Budowa prototypu detektora świetlności LumiCal dla ILD (Inetrnational Large Detector) 2010r. testy prototypu na wiązce elektronowej w DESY! 2012r. projekt techniczny detektora LumiCal 2. Globalna architektura systemu akwizycji danych dla ILD (w ramach projektu AIDA) 3. Rozwój detektorów (kalorymetry pod małymi kątami) dla przyszłych akceleratorów (AIDA Advanced European Infrastructures for Detectors at Accelerators) Prace związane z XFEL Projekt instalacji elementów sytemów elektroniki FLASH Prace związane z urządzeniem FLASH (Free-electron LASer in Hamburg) Urządzenie testujące dla XFEL i także dla liniowego zderzacza Projekt i wykonanie karty sterującej silnikami krokowymi przesuwników fazy RF w ramach projektu EuCard European Coordination for Accelerator Research and Development 7/3/2011 B. Wosiek, NO1 15

16 Prace badawczo-rozwojowe II 1. Kalorymetry pod małymi kątami NZ13, AGH Rozwój detektorów cząstek FP7 MC-PAD 2. Detektory monolityczne, wykorzystanie technologii SOI (Silicon on insulator) NZ11, AGH (Belle-II: IFJ PAN, KEK, Fermilab, -projekt SOIPIX) 7/3/2011 B. Wosiek, NO1 16

17 Prace badawczo-rozwojowe III Eksperyment SuperB (LNF, Frascati, Włochy) wykorzystanie budowanego zderzacza elektron-pozyton o wysokiej świetlności, ~ 2016 r. precyzyjne badanie procesów fizycznych z udziałem kwarków pięknych i powabnych oraz leptonu tau NZ17(prof. Tadeusz Lesiak) TIARA Test Infrastructure for Accelerator Research Area (FP7, Preparatory Phase ) NO1, NO2, DAI (prof. Piotr Malecki) LAGUNA/SUNLAB LAGUNA: Projekt europejski Large Apparatus studying Grand Unification and Neutrino Astrophysics (FP7, ) studium 7 lokalizacji przyszłego podziemnego laboratorium SUNLAB (Sieroszowice UNderground LABoratory) polska lokalizacja dla lab. LAGUNA (b. niskie tło od naturalnej promieniotwórczości) Studium dla detektora LAr o masie 100 kton Małe, startowego laboratorium SUNLAB1 na polskiej mapie drogowej przyszłych infrastruktur naukowych (wystąpienie 12 instytucji) NZ16, NO5 (prof. Agnieszka Zalewska) 7/3/2011 B. Wosiek, NO1 17

18 Komputeryzacja Pomyślna realizacja projektów badawczych wymaga olbrzymich mocy obliczeniowych Rozwój polskiego ośrodka Tier 2 (CYFRONET, AGH) bedącego częścią WLCG Worldwide LHC Computing Grid: Tier 0-CERN Tier 1-FZK, Karlsruhe Tier 2 (Kraków, Poznań, Warszawa) Tier3-IFJ PAN Rozwój Tier 3 w IFJ PAN (90 rdzeni, 30 TB pamięci) Projekt CC1 (Cracow Cloud 1) The Cloud Computing for Science and Economy Project (grant POIG) Stan aktualny nowoczesna serwerownia, 500 rdzeni, 40 TB pamięci Początek 2012 udostępnienie systemu dla użytkowników IFJ PAN NO1, DSK (dr Henryk Pałka, prof. Mariusz Witek) 7/3/2011 B. Wosiek, NO1 18

19 Finansowanie Belle: grant NCN Belle-II: PMN ATLAS: PMN , 3 granty MniSW, 2 granty hab., współpraca z Francją (COPIN, Pollonium) LHCb: PMN H1: PMN ZEUS: PMN AUGER: grant MNiSW ICARUS: włoskie fundusze na dyżury w 2011 T2K: PMN LAGUNA: FP EuCard: FP XFEL: umowa IFJ PAN - DESY AIDA: FP TIARA: FP MCPAD: FP CC1: POIG /3/2011 B. Wosiek, NO1 19