Temat: Analiza możliwości badania centralnej dyfrakcji w eksperymencie ALICE przy zderzaczu LHC
(Feasibility study of central diffraction measurements with the ALICE experiment at the LHC)

Opiekun: dr hab. Lidia Goerlich, tel.: 12 662 80 45
e-mail: Lidia.Goerlich@ifj.edu.pl


Opis:

1. W eksperymencie ALICE (aliweb.cern.ch) przy Wielkim Zderzaczu Hadronów LHC w międzynarodowym ośrodku badań jądrowych CERN rejestruje się wysokoenergetyczne zderzenia ciężkich jąder oraz zderzenia proton-proton. Praca magisterska dotyczyłaby analizy szczególnej klasy procesów w oddziaływaniach p-p, tzw. centralnych oddziaływań dyfrakcyjnych.

W procesie centralnej dyfrakcji protony pozostają "nienaruszone" (lub ulegają słabym wzbudzeniom), tracą pewną część energii i rozpraszają się pod małymi kątami, natomiast w obszarze centralnym detektora produkuje się stan hadronowy. Sygnatura doświadczalna takich przypadków, nazywana topologią z dwiema "przerwami w rapidity", charakteryzuje się brakiem aktywności cząstek w obszarach między rozproszonymi protonami a centralnie produkowanym systemem hadronowym. Procesy centralnej dyfrakcji są opisywane poprzez wymianę dwóch Pomeronów, specyficznych obiektów o liczbach kwantowych próżni, których natura nie jest jeszcze w pełni poznana.

Celem pracy jest analiza rozkładów podstawowych wielkości fizycznych charakteryzujących centralną dyfrakcję, otrzymanych przy różnych warunkach selekcji "przerwy w rapidity", i na tej podstawie wybór optymalnej metody identyfikacji interesujących przypadków. Analiza opierałaby się na symulowanych przypadkach oddziaływań p-p otrzymanych z generatorów Monte Carlo.

2. Program metodologii przewidywanej przy realizacji pracy:

  • Zapoznanie się z budową detektora ALICE, w szczególności z elementami aparatury wykorzystywanymi przy selekcji przypadków z dwiema przerwami w rapidity.
  • Przygotowanie środowiska komputerowego do analizy centralnej dyfrakcji. Praca będzie wykonywana przy użyciu zorientowanego obiektowo oprogramowania ROOT (root.cern.ch) opartego na składni języka C++, powszechnie używanego w doświadczalnej fizyce cząstek.
  • Wykonanie obliczeń przy zastosowaniu programu ROOT na dostępnych w eksperymencie ALICE symulowanych próbkach danych.

3. Charakterystyka nowych umiejętności:

  • zapoznanie się z nowoczesnym oprogramowaniem wspomagającym analizę fizyczną
  • analiza dużych próbek danych
  • praca w zespole naukowym uczestniczącym w międzynarodowej współpracy

4. Praca jest wykonywana w ramach międzynarodowej współpracy ALICE, krakowski zespól naukowy jest oficjalnym członkiem tej współpracy.

5. Dotychczasowe dane nt. centralnej dyfrakcji są raczej skąpe. Wyniki doświadczalne z eksperymentów na LHC w nowym obszarze energetycznym pozwoliłyby na bardziej dogłębne zrozumienie mechanizmu dyfrakcji.