Szczegółowy plan zadaniowy Instytutu Fizyki Jądrowej PAN na 2010 r.

Szczegółowy plan zadaniowy Instytutu Fizyki Jądrowej PAN na 2010 r. Temat 1. BADANIA EKSPERYMENTALNE I TEORETYCZNE W ZAKRESIE FIZYKI I ASTROFIZYKI CZĄSTEK BADANIA EKSPERYMENTALNE zadanie 1. Eksperyment ZEUS na akceleratorze HERA w DESY Badania zderzeń elektronów lub pozytonów z protonami przy energiach ok. 300 GeV w układzie środka masy. 1. Kontynuacja analizy fizycznej danych uzyskanych bieżąco i w poprzednich latach w eksperymencie ZEUS, a w szczególności: analiza procesów fotoprodukcji mezonów wektorowych; analiza procesów produkcji hadronów w głęboko-nieelastycznych oddziaływaniach ep. zadanie 2. Eksperyment H1 na akceleratorze HERA w DESY Badania zderzeń elektronów lub pozytonów z protonami. 1. Obsługa eksperymentu: koordynacja produkcji Monte Carlo oraz symulacje Monte Carlo na farmie PC w DESY; 2. Analiza końcowych stanów hadronowych: a) poszukiwanie instantonów w procesach rozpraszania głęboko-nieelastycznego przy dużych transferach pędu na akceleratorze HERA, b) badanie procesów rozpraszania głęboko-nieelastycznego przy małych wartościach x- Bjorkena na akceleratorze HERA, zadanie 3. Eksperyment Belle na akceleratorze KEK-B (Japonia) Badanie rzadkich rozpadów mezonów B. 1. Obsługa eksperymentu i zbieranie danych. 2. Prace nad modernizacją i rozwojem krzemowego detektora wierzchołka. 3. Badanie wybranych rozpadów mezonów B. 4. Badanie cząstek z powabem 5. Rozwój oprogramowania Belle do obliczeń w GRID i lokalnej infrastruktury w ramach klastra Tier-3 w IFJ PAN (7. PR UE BalticGrid II) 6. Rozwój elektroniki odczytu i detektorów mozaikowych w technologiach SOI, 3D i DEPFET 7. Projektowanie i prototypowanie układów ASIC oraz systemów mozaikowego detektora wierzchołka (7. PR UR MC-PAD) zadanie 4. Eksperyment promieniowania kosmicznego AUGER Analiza procesu detekcji wielkich pęków atmosferycznych w Obserwatorium im. Pierre Auger oraz akwizycja i analiza danych. zadanie 5. Eksperymenty neutrinowe i poszukiwanie cząstek Ciemnej Materii Badanie oddziaływań neutrin akceleratorowych, atmosferycznych, słonecznych i z wybuchu Supernowej, poszukiwanie rozpadu protonu oraz poszukiwanie cząstek Ciemnej Materii. 1. Udział w eksperymencie neutrinowym ICARUS w Gran Sasso we Włoszech. 2. Udział w poszukiwaniu cząstek Ciemnej Materii w eksperymencie WARP w Gran Sasso. 3. Udział w akceleratorowym eksperymencie neutrinowym T2K w Japonii. 4. Udział w europejskim projekcie LAGUNA (7. PR UE). 1

zadanie 6. Eksperyment ATLAS na akceleratorze LHC w CERN Kontynuacja prac nad opracowaniem programu fizycznego badań oddziaływań proton-proton i ciężkich jonów przy energiach LHC. Analiza pierwszych danych doświadczalnych. 1. Rozwój komputerowych symulacji oraz programowych narzędzi i metod analizy wybranych kanałów reakcji p-p w eksperymencie ATLAS. (6. PR UE HEPTOOLS) 2. Rozwój komputerowych symulacji oraz programowych narzędzi i metod analizy oddziaływań ciężkich jonów oraz ich integracja z oficjalnym systemem komputerowej analizy danych eksperymentu ATLAS. 3. Prace nad projektami detektorów dla fizyki do przodu na akceleratorze LHC. 4. Analiza pierwszych danych doświadczalnych mająca na celu zrozumienie działania detektora oraz testowanie opracowanych pakietów rekonstrukcji. 5. Udział w obsłudze spektrometru ATLAS w trakcie naświetlań na akceleratorze LHC: Obsługa i monitorowanie działania aparatury; Kontrola poprawności zapisu i wstępnej analizy danych; Monitorowanie jakości danych. 6. Prace inżynieryjne przy modyfikacji, wymianie lub naprawie źle funkcjonujących elementów aparatury. 7. Udział w pracach badawczo-rozwojowych (R&D) dla eksperymentów przy akceleratorze Super-LHC. 8. Rozwój infrastruktury komputerowej typu Grid dla eksperymentów na akceleratorze LHC w CERN (w szczególności dla zastosowań w czasie rzeczywistym) w tym rozbudowa gridowego klastra komputerowego poziomu Tier-3 w IFJ PAN. (7. PR UE BalticGrid II). zadanie 7. Eksperyment LHC-b na akceleratorze LHC w CERN Przygotowanie badań nad niezachowaniem parzystości kombinowanej CP, a także niektórych rzadkich rozpadów mezonów B. 1. Udział w uruchomieniu eksperymentu LHCb oraz w zbieraniu danych. (współpraca z NIKHEF, Amsterdam). 2. Rozwój oprogramowania i analiza danych doświadczalnych. 3. Rozwój algorytmów systemu wyzwalania. 4. Rozbudowa lokalnej infrastruktury obliczeniowej i rozwój narzędzi do analizy danych eksperymentalnych w systemach rozproszonych typy Grid (7. PR UE BalticGrid II). zadanie 8. Projekt i budowa detektora dla liniowego zderzacza elektronów Prace nad przygotowaniem projektu detektora do pomiaru świetlności (LumiCal) dla przyszłego liniowego akceleratora ILC. Udział w technicznych projektach prototypowych detektorów. (6. PR UE EUDET) zadanie 9. Badania w zakresie astronomii gamma Udział w eksperymencie HESS (High Energy Stereoscopic System) oraz w fazie projektowej obserwatorium CTA (Cherenkov Telescope Array). 2

BADANIA TEORETYCZNE zadanie 10. Teoria i fenomenologia oddziaływań fundamentalnych z uwzględnieniem eksperymentów fizyki cząstek elementarnych 1. Obliczanie poprawek radiacyjnych dla potrzeb dzialających i planowanych eksperymentów prowadzonych przy akceleratorach cząstek (LHC, HERA, fabryki B, ILC, CLIC i inne). (6. PR UE HEPTOOLS, 6. PR FLAVIAnet). 2. Prace nad fizyką modelu standardowego i jego uogólnieniami. 3. Prace nad użyciem metod algebraicznych i geometrycznych w fizyce kwantowej. zadanie 11. Astrofizyczne i kosmologiczne aspekty fizyki cząstek 1. Gęsta materia w gwiazdach neutronowych, najwcześniejsze obiekty we Wszechświecie, promienie kosmiczne wysokich energii, ciemna materia w galaktykach, źródła fal grawitacyjnych, oddziaływania grawitacyjne relatywistycznych cząstek. zadanie 12. Podstawy i uogólnienia mechaniki kwantowej 1. Metody algebraiczne fizyki kwantowej. Konstrukcja kombinatorycznego sformułowania rachunku operatorowego w mechanice kwantowej (projekt PICS 4339; współpraca PAN- CNRS, współpraca z Uniwersytetami Paris VI, XIII oraz z INRIA). Temat 2. BADANIA EKSPERYMENTALNE I TEORETYCZNE W ZAKRESIE FIZYKI JĄDROWEJ I ODDZIAŁYWAŃ SILNYCH BADANIA EKSPERYMENTALNE Badanie oddziaływań jądrowych w obszarze niskich i pośrednich energii zadanie 1. Mechanizm reakcji jądrowych i produkcja mezonów w zderzeniach hadronów Badanie mechanizmu reakcji jądrowych 1. Badanie mechanizmu reakcji w zderzeniach ciężkich jonów: analiza danych z eksperymentów ciężkojonowych (eksperymenty: INDRA w GSI, FAZA w ZIBJ, Dubna, ALADIN w GSI, CHIMERA w Catanii); badanie procesu multifragmentacji jąder atomowych; badanie reakcji spalacji tarcz C, N, O, Fe, Au, Hg wywołanej protonami (analiza danych z eksperymentu PISA w FZ Jülich); badanie reakcji spalacji wiązek Si, U, Ta, Pb na tarczy protonowej (eksperyment SPALADIN w GSI, Darmstadt); badanie zależności energii symetrii od gęstości w reakcjach Au+Au, Ru+Ru, Zr+Zr przy energii 400 AMeV (współpraca ASY-EOS w GSI, Darmstadt); badanie materii jądrowej w stanach ekstremalnych, przejście fazowe do stanu plazmy kwarkowo-gluonowej (eksperyment PHOBOS na RHIC-u w Brookhaven). 2. Badanie struktury jądra i mechanizmu reakcji w zderzeniach lekkich jąder z powłoki p: procesy wielostopniowej wymiany klastrów w reakcjach na lekkich jądrach, badanie zależności energetycznej oddziaływań jądrowych, badanie procesów wymiany ładunkowej (eksperymenty na cyklotronie ŚLCJ w Warszawie); badania mechanizmów reakcji jądrowych przy pośrednich energiach oraz struktur egzotycznych jąder (eksperyment COMBAS w ZIBJ); 3

eksperymentalne badanie widm egzotycznych lekkich jąder; rozwój aparatury, konstrukcja detektorów promieniowania jonizującego i przygotowanie oprogramowania do analizy eksperymentów. Badanie produkcji mezonów w zderzeniach hadronów i jąder 3. Produkcja mezonów w zderzeniach elementarnych; badania rozpadów η i η (współpraca WASA@COSY w FZ Jülich). 4. Produkcja mezonów w zderzeniach z jądrami atomowymi; pomiary poświęcone strukturze i oddziaływaniu mezonów (eksperyment GEM oraz eksperyment ANKE na akceleratorze COSY w FZ Jülich; współpraca z IF UJ). 5. Poszukiwanie efektów łamania symetrii odwrócenia czasu w rozpadzie swobodnych neutronów (współpraca w Instytucie Paula Scherrera PSI). 6. Produkcja mezonów w anihilacji proton-antyproton i ekskluzywna produkcja w reakcjach proton antyproton proton antyproton mezon (eksperyment PANDA w GSI na przyszłym akceleratorze FAIR). Prace aparaturowe 7. Projektowanie, budowa i testy nowych rodzajów detektorów i systemów detektorów krzemowych aksjalnych do rejestracji promieniowania alfa, beta, gamma oraz detekcji śladów cząstek naładowanych (współpraca z ZIBJ w Dubnej). 8. Projektowanie i testowanie prototypu detektora TPC w ramach projektu R3B@FAIR. 9. Przystosowanie detektora FWD do eksperymentu w ASY-EOS. zadanie 2. Ewolucja własności jąder w funkcji temperatury, spinu i izospinu 1. Analiza złożonych wzbudzeń wielocząstkowych w ramach modelu powłokowego na podstawie eksperymentalnych badań wysokospinowych stanów w jądrach z obszaru 208 Pb niedostępnych w procesach syntezy jądrowej (współpraca z Argonne National Laboratory). 2. Badanie struktur yrastowych w jądrach neutrono-nadmiarowych z okolicy 48 Ca z wykorzystaniem głęboko nieelastycznych zderzeń ciężkich jonów i z użyciem komplementarnych technik spektroskopii z cienką i grubą tarczą (współpraca z INFN Padova/Legnaro, z Argonne National Laboratory, a także z University of Maryland). 3. Identyfikacja stanów yrastowych w jądrach bogatych w neutrony z okolic 68 Ni, produkowanych w reakcjach głęboko nieelastycznego rozpraszania wiązek 64 Ni oraz 76 Ge na tarczy 238 U (eksperyment we wspołpracy z University of Maryland i Argonne National Laboratory). 4. Badanie rozpadów beta dla egzotycznych jąder neutrono-nadmiarowych z obszaru 48 Ca produkowanych w procesach fragmentacji relatywistycznych jąder 76 Ge (współpraca z NSCL, Michigan State University i Argonne National Laboratory). 5. Spektroskopowe badania bogatych w neutrony jąder z obszaru liczb atomowych 28 Z 32 przy użyciu wiązek radioaktywnych galu i germanu (współpraca z Oak Ridge National Laboratory). 6. Struktura egzotycznych jąder atomowych badana z użyciem relatywistycznych wiązek w GSI jak i wiązek radioaktywnych w GANIL (współpraca z GSI, GANIL, IPN Orsay i Uniwersytetem w Mediolanie). 7. Własności gorących jąder atomowych z różnych obszarów masowych badane za pomocą rozpadu gamma gigantycznych rezonansów i emitowanych cząstek naładowanych (współpraca z INFN i Uniwersytetem w Mediolanie, LNL Legnaro oraz IPHC Strasburg). 4

8. Egzotyczne kształty jąder w różnych obszarach masowych (współpraca z IPHC Strasbourg). 9. Spektroskopia jąder neutronodeficytowych o masie A ~ 200 oraz jąder transfermowych wytwarzanych w reakcjach syntezy w eksperymentach z wyborem jąder odrzutu (współpraca z GANIL i Jyvaskylla). 10. Opracowanie uniwersalnych parametryzacji oddziaływań modelu powłokowego i teorii pola średniego z zastosowaniem oddziaływania spin-orbita oraz oddziaływania tensorowego zależnych od gęstości; statystyczna analiza czułości parametrów potencjałowych (współpraca z IPHC Strasbourg). 11. Spektroskowe badania jąder z N~Z w okolicach masy A=70 przy użyciu krakowskiego detektora do detekcji jąder odrzutu RFD (współpraca z INFN Legnaro/Padwa). Zadanie 3. Prace badawczo-rozwojowe nowych technik detekcji dla fizyki jądrowej 1. Rozwój komputerowych symulacji oraz projektowanie układu detekcyjnego PARIS oraz detektora jąder odrzutu dla eksperymentów na wiązkach radioaktywnych SPIRAL2 i FAIR; jak i na wiązkach stabilnych (7. PR UE SP2PP, oraz współpraca z GSI, GANIL, IPN Orsay i LNL Legnaro). 2. Prototypowanie elektroniki odczytu dla nowych detektorów scyntylacyjnych (LaBr3) oraz detektorów diamentowych czułych na pozycje (współpraca z GSI, GANIL, Uniwersytetem w Mediolanie, Uniwersytetem w Huelvie i Uniwersytetem w Valencii). 3. Projektowanie, budowa i testy elektroniki typu ASIC dla cyfrowego przetwarzanie sygnałów odczytanych z pozycjo-czułych detektorów krzemowych. 4. Budowa i testowanie Systemów Detektorów Krzemowych z elektroniką odczytu XYTER dla przyszłych eksperymentów NUSTAR, PANDA i CBM planowanych na akceleratorze FAIR oraz dla eksperymentów na akceleratorze SPIRAL2. 5. Projektowanie stanowiska pomiarowego dla eksperymentów jądrowych na nowym cyklotronie protonowym (230-250 MeV) w Krakowie (współpraca z IPN Orsay, INFN, Uniwersytetem w Mediolanie i LNL Legnaro i GSI Darmstadt). 6. Opracowanie metody identyfikacji cząstek przy pomocy pomiary de/dx w wielowarstwowym detektorze słomkowym. Projekt i wykonanie elektroniki odczytu opartej na urządzeniu XYTER dla przyszłego eksperymentu PANDA na akceleratorze FAIR. Badanie oddziaływań jądrowych w obszarze wysokich energii zadanie 4. Oddziaływania relatywistycznych jonów przy energiach SPS i LHC - eksperymenty NA49 i ALICE 1. Eksperyment NA49 na akceleratorze SPS w CERN Poszukiwanie plazmy kwarkowo-gluonowej w zderzeniach relatywistycznych jąder w zakresie energii od 20 do 158 GeV/nukleon i badanie zderzeń hadronów z protonami i jądrami przy podobnych energiach. Kontynuacja analizy danych. 2. Eksperyment ALICE na akceleratorze LHC w CERN Zbieranie danych w eksperymencie ALICE. Analiza oddziaływań protonów i jąder atomowych przy energiach LHC. 5

zadanie 5. Eksperyment PHOBOS na akceleratorze RHIC w BNL Badania oddziaływań ciężkich jonów w zakresie energii od 19.6 do 200 GeV w układzie środka masy nukleon-nukleon. Kontynuacja analizy danych doświadczalnych (współpraca z Massachusetts Institute of Technology). BADANIA TEORETYCZNE zadanie 6. Badanie struktury i dynamiki układów wielu ciał 1. Model powłokowy ze sprzężeniem do kontinuum: zastosowania do opisu struktury jądra i reakcji jądrowych (we współpracy z GANIL). 2. Badanie wpływu konwencjonalnych efektów jądrowych na różne obserwable w zderzeniach ultrarelatywistycznych ciężkich jonów. 3. Badanie dynamiki molekularnej w obszarze pośrednich energii. 4. Badanie gęstych układów partonowych. 5. Analiza procesów wysokoenergetycznych przy pomocy przecałkowanych i nieprzecałkowanych rozkładów partonów. 6. Efekty partonowe i niepartonowe w zderzeniach γ * p i γ-γ. 7. Badanie mechanizmów produkcji cząstek w zderzeniach elementarnych hadronów i w zderzeniach nukleon jądro atomowe. 8. Badanie atomów i molekuł egzotycznych oraz katalizowanej syntezy jądrowej. 9. Procesy stochastyczne, dyfuzja i zjawiska nieliniowe. 10. Badania własności plazmy kwarkowo-gluonowej. zadanie 7. Badania teoretyczne struktury materii w powiązaniu z obecnymi i przyszłymi eksperymentami 1. Budowa hadronów i ich wzajemne oddziaływania. Spektroskopia hadronów i mechanizmy ich produkcji, Struktura hadronów w modelach chiralnych, Efekty nieperturbacyjne w funkcjach struktury hadronów i poszukiwanie sygnałów saturacji partonowej, Nieprzecałkowane rozkłady partonowe w opisie procesów wysokoenergetycznych, Produkcja dżetów i par ciężkich kwarków, Ekskluzywna produkcja mezonów. 2. Oddziaływania fundamentalne. Słabe rozpady hadronów oraz łamanie symetrii kombinowanej CP, Procesy foto- i leptoprodukcji cząstek. 3. Własności gęstej materii w zderzeniach relatywistycznych ciężkich jonów. Widma, korelacje i fluktuacje cząstek w ramach modelu termalnego, Hydrodynamiczna analiza kolektywnego przepływu materii. 4. Struktura i wzbudzenia dużych układów kwantowych. Analiza stanów podstawowych i wzbudzonych w układach wielu ciał w oparciu o metody teorii grup, Układy wielu silnie oddziałujących fermionów, Dynamika materii badana przy pomocy wysokoenergetycznych wiązek fotonów. 5. Nieliniowe równania teorii pola. (współpraca z ZIBJ Dubna, Uniwersytetem w Hamburgu i DESY, z Uniwersytetem w Grenadzie, z Uniwersytetem w Coimbrze, z LPNHE Uniwersytetu P. i M. Curie w Paryżu, w ramach umowy z IN2P3). 6

Temat 3. BADANIA FAZY SKONDENSOWANEJ MATERII zadanie 1. Prace nad poznaniem struktury i dynamiki fazy skondensowanej materii (kryształy molekularne, ciekłe kryształy, magnetyki, itp.) z wykorzystaniem metod rozpraszania neutronów i metod komplementarnych 1. Badanie polimorfizmu i dynamiki w substancjach organicznych o różnym stopniu uporządkowania (we współpracy z Laboratorium Fizyki Neutronowej im. Franka w ZIBJ w Dubnej, Rosja). 2. Modele struktury i dynamiki układów z powierzchniami i złączami oraz układów niskowymiarowych. 3. Badanie własności magnetycznych spineli, ferrytów i związków międzymetalicznych. 4. Badanie własności magnetycznych i relaksacji spinowych materiałów molekularnych oraz nanocząstek i ferrocieczy. 5. Kwantowo-mechaniczne obliczenia własności materiałów i nanomateriałów. 6. Badanie dynamiki i zjawisk krytycznych w funkcjonalnych materiałach ferroelektrycznych. zadanie 2. Badania fazy skondensowanej metodami spektroskopii jądrowej; anihilacja pozytonów 1. Pomiary objętości swobodnych metodą anihilacji pozytonów w polimerach. 2. Badania warstwy wierzchniej w metalach i stopach powstałej wskutek tarcia i ścierania metodą anihilacji pozytonów. 3. Pomiary i symulacje profili implantacji pozytonów. zadanie 3. Metody magnetycznego rezonansu jądrowego w badaniach struktury ciał stałych i dynamiki molekularnej 1. Badanie dynamiki rotacyjnej jonów amonowych w celu określenia struktury krystalicznej i przejść fazowych (współpraca z Uniwersity of Turku, Finlandia). 2. Badanie dynamiki translacyjno-rotacyjnej molekuł w w ważnych technologicznie nanomateriałach, np. w zeolitach. 3. Badanie struktury syntetycznych katalizatorów i szkieł boranowo-fosforanowych metodą MAS-MRJ na jądrach 29 Si, 27 Al, 31 P, 11 B oraz 51 V. 4. Badania polaryzacji helu-3 w polu magnetycznym (6. PR UE PHeLINet). zadanie 4. Badania komputerowe struktury i dynamiki materiałów krystalicznych i nanomateriałów Wyliczenie struktury krystalicznej i elektronowej, własności mechanicznych i termodynamicznych, dynamiki sieci, stabilności faz kryształów, zdefektowanych materiałów krystalicznych, powierzchni, wielowarstw i nanostruktur metodami ab initio tj. badanie materiałów istotnych dla nanotechnologii (6. PR UE c2c, projekt COST). Temat 4. BADANIA INTRDYSCYPLINARNE I STOSOWANE. METODY JĄDROWE W GEOFIZYCE, RADIOCHEMII, MEDYCYNIE, BIOLOGII ORAZ OCHRONIE ŚRODOWISKA I BADANIACH MATERIAŁOWYCH zadanie 1. Interdyscyplinarne aspekty fizyki układów złożonych 1. Identyfikacja uniwersalnych charakterystyk złożoności : - multifraktalne procesy stochastyczne - teoria sieci złożonych - specyfika rozkładów fluktuacji w systemach złożonych 7

- zjawiska krytyczne i efekty synchronizacji w dynamice finansów - zagadnienia lingwistyki ilościowej 2. Dynamika nieliniowa i chaos klasyczny. zadanie 2. Badania eksperymentalne, teoretyczne i numeryczne oddziaływania promieniowania jądrowego z różnymi ośrodkami 1. Neutronowe strumienie impulsowe w ośrodkach skończonych (włączając niejednorodne) (współpraca: IFPiLM Warszawa). 2. Rozwój metod pomiarowych i interpretacyjnych dla jądrowej geofizyki otworowej (współpraca: WGGiOŚ AGH Kraków). zadanie 3. Metody detekcji neutronów dla diagnostyki plazmy D-D i D-T pod kątem badań dla programu ITER (realizacji zadań w projekcie Asocjacja EURATOM) 1. Detekcja neutronów opóźnionych z aktywacji materiałów rozszczepialnych w polu neutronowym wytwarzanym przez duże układy termojądrowe (współpraca: Asocjacja EURATOM-IFPiLM, Warszawa; Asocjacja EURATOM-IPP, Greifswald, Niemcy; EFDA- JET, Culham, Anglia). 2. Detektory diamentowe w pomiarach neutronowych i cząstek alfa z emisji w plazmie termojądrowej (współpraca: Asocjacja EURATOM-IFPiLM, Warszawa; EFDA, Niemcy). 3. Modelowanie plazmy jako dynamicznego źródła promieniowania neutronowego w układach typu tokamak (współpraca: Asocjacja EURATOM-IFPiLM, Warszawa; Asocjacja EURATOM-IPP, Garching, Niemcy). zadanie 4. Opracowywanie metod radiochemicznych dla badań podstawowych i środowiskowych 1. Synteza i zastosowanie sorbentów kompozytowych na bazie trudnorozpuszczalnych heksacyjanożelazianów dwuwartościowych metali przejściowych oraz ich odpowiedników kompozytowych z elementami magnetycznymi do selektywnego wydzielania rozdzielania lżejszych homologów pierwiastków transaktynowcowych (współpraca z ZIBJ,Dubna). 2. Zastosowanie nowo opracowywanych kompozytowych sorbentów z elementami magnetycznymi do badań mechanizmu sorpcji i desorpcji cezu z próbek środowiskowych: badanie zawartości 137 Cs, 40 K, 210 Po i 210 Pb w próbkach osadów dennych Zbiornika Dobczyckiego oraz prowadzenie próby datowania osadów głębokościowych przy pomocy izotopu ołowiu i dla porównania cezu (fragment pracy doktorskiej). badanie zawartości 137 Cs i 40 K w próbkach gleby pobranej na terenie całych Tatrprzygotowanie danych do sporządzenia map całego obszaru Tatr (Współpraca z TPN) prowadzenie monitoringu 137 Cs i dla porównania 40 K w glebach i wybranych roślinach na terenie TPN-u w 12 wyznaczonych miejscach na terenie TPN oraz w kilku miejscach na terenie Tatr Wysokich (TANAP);(Współpraca z TANAP-em) zadanie 5. Biologia radiacyjna i środowiskowa; retrospektywna dozymetria biologiczna ekspozycji radiacyjnych i środowiskowych - badanie wrażliwości osobniczej i wydajności naprawy DNA Zastosowanie promieniowania do badania zróżnicowania podatności osobniczej. 1. Badania uszkodzeń DNA i chromosomów w funkcji ekspozycji środowiskowej, zawodowej lub wypadkowej. 2. Badania fenotypowego zróżnicowania osobniczego w podatności na indukcję radiacyjnych uszkodzeń DNA oraz w wydajności komórkowych procesów naprawy 8

u osób zdrowych lub potencjalnych pacjentów radioterapii (w tym terapii izotopem 131 I) w chorobie nowotworowej przed podjęciem leczenia: badania wpływu endogennych lub egzogennych czynników środowiskowych na wydajność procesu naprawy radiacyjnych uszkodzeń DNA, badania wpływu zróżnicowania polimorficznego na wydajność naprawy radiacyjnych uszkodzeń DNA. 3. Badania mechanizmów interakcji pomiędzy promieniowaniem jonizującym i innymi czynnikami egzogennymi. 4. Badania wpływu czynników zewnętrznych (fizycznych i biologicznych) na parametry i jakość obrazu w automatycznym wyszukiwaniu metafaz dla potrzeb retrospektywnej dozymetrii biologicznej. zadanie 6. Obrazowanie i zlokalizowana spektroskopia magnetycznego rezonansu w badaniach biomedycznych 1. Badanie struktury i procesów fizjologicznych tkanek i narządów w stanach normalnych lub patologicznych metodami MRI/MRS (współpraca z Institute for Biodiagnostics (West), National Research Council, Calgary, Canada). 2. Zastosowanie obrazowania MR do badania procesów uwalniania substancji czynnych leków w układach modelowych. 3. Rozwój metod i oprzyrządowania do obrazowania i spektroskopii zlokalizowanej MR (we współpracy z Albert Ludwig University we Freiburgu w Niemczech) (6.PR UE MicroMR). zadanie 7. Badanie zmienności układów biologicznych i środowiskowych oraz innych układów złożonych 1. Pomiar zawartości pierwiastków śladowych w próbkach biologicznych, medycznych i środowiskowych oraz określenie wpływu metali ciężkich na procesy fizjologiczne metodami PIXE i PIGE z użyciem wiązek jonów z akceleratora typu Van de Graaffa oraz promieniowania rentgenowskiego. 2. Pomiar składu pierwiastkowego, oznaczanie stopnia utlenienia fosforu, siarki i metali z III grupy oraz określenie lokalnej struktury wokół atomu centralnego w materiałach biomedycznych, w oparciu o metody wykorzystujące promieniowanie synchrotronowe oraz techniki spektroskopii wibracyjnej (współpraca z HASYLAB, Hamburg i LNF Frascati, PSI, NSLS, 6. PR UE DASIM). 3. Badanie własności mechanicznych (elastyczność, adhezja) układów biologicznych z użyciem mikroskopu sił atomowych (AFM) (współpraca z Politechniką w Lozannie, 7. PR UE SMW). 4. Zastosowanie mikrowiązki promieniowania X oraz mikrowiązki jonowej pojedynczych jonów do badań uszkodzeń radiacyjnych komórki, procesów ich naprawy oraz dróg sygnalizacji międzykomórkowej. 5. Rozbudowa traktu pomiarowego dla mikrotomografii i analiz TRXRF oraz naświetlań komórek w oparciu o mikrowiazkę promieniowania rentgenowskiego. 6. Obrazowanie mikrostruktur w układach złożonych metodami komplementarnymi. zadanie 8. Rozwój i zastosowanie metod pomiaru substancji śladowych dla zagadnień fizyki środowiska, hydrogeologii i medycyny 1. Pomiary stężeń związków chlorowcowych CFC, SF6 oraz wodoru w obszarze aglomeracji krakowskiej i analiza wpływu cyrkulacji meteorologicznych powietrza na lokalne i globalne stężenie tych związków. 2. Opracowanie chromatograficznej metody pomiaru stężenia gazów szlachetnych w wodzie w zakresie stężeń istotnych dla badań hydrogeologicznych. 9

3. Opracowanie metody pomiaru śladowych ilości lotnych substancji organicznych w wydychanym powietrzu w oparciu o technikę GC/MS. zadanie 9. Badanie stężeń pierwiastków promieniotwórczych w środowisku i w próbkach materiałowych 1. Rozwój metodyki badań skażeń promieniotwórczych środowiska: doskonalenie metod wydzielania pierwiastków promieniotwórczych i preparatyki źródeł dla potrzeb monitoringu emiterów alfa i beta w środowisku naturalnym. Prace nad procedurami do oznaczeń Ni-63 i Tc-99 wykorzystanie spektrometrii masowej w pomiarach radioaktywności środowiska. wykorzystanie pomiarów spektrometrycznych stężeń emiterów alfa, beta i gamma w badaniach środowiska i w badaniach czystości radiologicznej próbek materiałowych (6.PR UE MYCOREMED); Laboratorium Akredytowane na pomiary gamma spektrometryczne opracowanie techniki pomiaru zawartości substancji gamma-promieniotwórczych licznikiem całego ciała. budowa stanowiska do protonowej analizy aktywacyjnej przy cyklotronie AIC-144. 2. Kontynuacja pomiarów stężeń radonu i jego pochodnych (współpraca z Jožef Stefan Institute, Ljubljana, Slovenia, National Radiation Protection Institute, Chiba, Japan, H.N.B. Garhwal University, Indie). 3. Badanie procesu transportu radonu w warunkach laboratoryjnych. 4. Kontynuacja pomiarów stężeń izotopów promieniotwórczych w próbkach środowiskowych. zadanie 10. Dozymetria termoluminescencyjna w medycynie i ochronie przed promieniowaniem 1. Opracowanie detektorów termoluminescencyjnych i metod dozymetrycznych do pomiarów dawek w medycynie i ochronie przed promieniowaniem. 2. Zastosowanie detektorów TL w dozymetrii mieszanych pól promieniowania, w tym promieniowania kosmicznego (projekt MATROSHKA oraz projekt DOSIS Europejskiej Agencji Kosmicznej, 7. PR HAMLET). Ochrona radiologiczna 1. Kontynuacja prowadzenia rutynowej ochrony radiologicznej pracowników IFJ. 2. Prowadzenie akredytowanych pomiarów przez Laboratorium Wzorcowania Przyrządów Dozymetrycznych. 3. Prowadzenie akredytowanych pomiarów przez Laboratorium Dozymetrii Indywidualnej i Środowiskowej. zadanie 11. Inżynieria cienkich warstw, powłok i nanomateriałów 1. Modyfikacja struktury nanomateriałów dla elektroniki spinowej poprzez domieszkowanie i obróbkę termiczną. (współpraca z Uniwersytetem w Chemnitz oraz z Uniwersytetem w Sumach, Ukraina). 2. Nanostrukturyzacja układów cienkowarstwowych wiązkami jonowymi, wiązką lasera oraz metodami chemicznymi. 3. Mikrostuktura powłok, warstw gradientowych oraz cienkich warstw formowanych metodami jonowymi i plazmowymi. (Centrum Doskonałości IONMED). 4. Spektroskopowe metody jądrowe w badaniach nanomateriałów, stopów i związków międzymetalicznych. 10

zadanie 12. Ocena zagrożenia wtórnymi nowotworami w radioterapii protonowej optymalizacja konfiguracji elementów formowania wiązki na stanowisku radioterapii prace modelowe oraz dozymetria wiązki protonowej; minimalizacja dawki na całe ciało pacjenta, pochodzącej od promieniowania rozproszonego i generowanego na elementach formowania i monitorowania wiązki; pomiary dawek od promieniowania rozproszonego z wykorzystaniem fantomu antropomorficznego zadanie 13. Uruchomienie stanowiska radioterapii oraz wdrożenie i prowadzenie radioterapii protonowej nowotworów oka optymalizacja procesu prowadzenia radioterapii protonowej nowotworów oka; doskonalenie metod pomiaru parametrów wiązki protonowej w zastosowaniach klinicznych; wdrożenie nowych metod kontroli dawki i poprawa precyzji pomiaru dawki na stanowisku radioterapii; doskonalenie metod planowania radioterapii protonowej nowotworów oka; uczestniczenie zespołu IFJ PAN w prowadzeniu radioterapii protonowej nowotworów oka. Temat 5. PRACE APARATUROWE I METODYCZNE zadanie 1. Budowa detektorów i infrastruktury badawczej dla eksperymentów fizyki i nauk pokrewnych Udział w pracach inżynieryjno-technicznych przy montażu stellaratora W-7X w Greifswald, Niemcy (kontynuacja). Wykonanie elementów oprzyrządowania do diagnozowania stanu plazmy w stellaratorze W7-X w Greifswald (nowe zadanie). Udział w pracach inżynieryjno-technicznych przy budowie lasera X-FEL w Hamburgu (kontynuacja). Udział w pracach inżynieryjno-technicznych w trakcie eksploatacji eksperymentu ATLAS oraz w jego przyszłych modyfikacjach, CERN, Szwajcaria (nowe zadania). Udział w pracach inspekcyjnych i elektrycznych w trakcie modyfikacji akceleratora LHC, CERN, Szwajcaria (nowe zadanie). Udział w pracach inżynieryjno-technicznych dla terapii hadronowej (kontynuacja). Udział w pracach inżynieryjno-technicznych dla teleskopów Czerenkova w ramach Polskiej sieci projektu Cherenkov Teleskope Array (kontynuacja). Udział w pracach projektowych i inżynieryjno-technicznych dla detektora LumiCal w ramach kolaboracji FCAL (kontynuacja). Kompozyty węglowe o specjalnych własnościach Dobieranie technologii, badanie wybranych własności (w szczególności przewodności cieplnej) oraz wykonywanie elementów z kompozytów węgiel-węgiel pod kątem zastosowań w fizyce wysokich energii i innych dziedzinach np. medycynie. zadanie 2. Modernizacja i eksploatacja cyklotronu AIC-144 dla potrzeb terapii hadronowej 1. Poprawa struktury pola magnetycznego i systemu wysokiej częstotliwości dla podwyższenia energii maksymalnej protonów (współpraca z ZIBJ, Dubna). 11

2. Rozwój systemu diagnostyki i monitoringu wiązki terapeutycznej (współpraca z ZIBJ, Dubna). 3. Optymalizacja transportu i stabilności wiązek na stanowisku terapeutycznym. 4. Modernizacja rozdzielni energetycznej w budynku cyklotronu, wymiana zasilaczy cewek koncentrycznych w systemie magnetycznym cyklotronu AIC-144. 5. Modernizacja systemu chłodzenia cyklotronu. zadanie 3. Opracowanie systemu rozpraszania wiązki dla stanowiska protonoterapii oka przy nowym cyklotronie w Narodowym Centrum Radioterapii Hadronowej Centrum Cyklotronowe Bronowice zadanie 4. Kontynuacja prac nad zastosowaniem metody magnetohydrodynamicznego uzdatniania wody oraz metody filtracji w polu magnetycznym 1. Badania wpływu uzdatniania metodą MWT na termostabilność wód naturalnych. 2. Pomiary porównawcze parametrów fizyko-chemicznych wody i składu fazowego osadów otrzymanych w instalacji laboratoryjnej uzdatniania wody metodą magnetohydrodynamiczną. 3. Określanie składu fazowego produktów procesów technologicznych oddziałujących na środowisko naturalne człowieka metodami spektroskopowymi. Temat 6. PROWADZENIE MIĘDZYNARODOWEGO STUDIUM DOKTORANCKIEGO zadanie 1. Prowadzenie Międzynarodowego Studium Doktoranckiego Doktoranci w IFJ PAN uczestniczą w programach badawczych realizowanych w Instytucie. Prowadzone przez nich badania stanowią ważną część tych programów, a ich rezultaty, przedstawiane jako rozprawy doktorskie, są istotne dla znalezienia i przedstawienia całościowych rozwiązań. Temat 7. DZIAŁALNOŚĆ WSPOMAGAJĄCA ZADANIA BADAWCZE zadanie 1. Rozwój sieci lokalnej LAN oraz współpraca z akademicką siecią MAN 1. Rozwój szybkiej transmisji danych oraz utrzymanie systemów operacyjnych w klastrach komputerów i stacjach roboczych w IFJ PAN. 2. Zakupy oprogramowania, zapewnienie bezpieczeństwa i integralności sieci komputerowej. zadanie 2. Organizacja konferencji, wystaw oraz popularyzacja nauki Planowana jest organizacja 10 konferencji międzynarodowych i 2 krajowych oraz kilku innych spotkań naukowych. Pracownicy Instytutu uczestniczyć będą w wyjazdowych spotkaniach komitetów programowych i doradczych. W Instytucie będą przyjmowani praktykanci ze szkół średnich oraz wyższych, prowadzone będą prace magisterskie studentów uczelni krakowskich. Instytut w ciągu całego roku będzie przyjmował w swoich laboratoriach zorganizowane wycieczki młodzieży szkolnej i akademickiej. Instytut uczestniczyć będzie w organizacji Festiwalu Nauki w Krakowie, Nocy Naukowców, Jarmarku Fizyki i w innych inicjatywach popularyzatorskich i promocyjnych. 12

Działalność wydawnicza wydanie Raportów IFJ PAN a także wydawanie materiałów reklamowych. Wnoszone będą opłaty związane z patentowaniem wynalazków. zadanie 3. Biblioteka IFJ PAN i elektroniczne czasopisma i bazy danych Instytut przystąpił do kilku konsorcjów jednostek koordynowanych przez ICM Uniwersytetu Warszawskiego negocjujących warunki zakupu licencji, mianowicie do konsorcjów: Elsevier (ScienceDirect), AIP/APS, Springer, oraz do konsorcjum SCI-Ex. Wnoszone będą opłaty roczne na dostęp sieciowy do tych baz czasopism. Wzbogacone będą zasoby biblioteki o nowe pozycje książek i czasopism w wersji drukowanej. 13