Experimentální částicová fyzika

Skupina částicové fyziky ve SLO je zejména spojena s experimentem CERN-ATLAS na urychlovači LHC v CERNu. Zatímco v minulosti SLO přispívalo infrastruktuře CERN dodávkami optických technologií, dnes má zapojení SLO hlubší povahu.

V první řadě je skupina silně zapojena do vývoje time-of-flight detektoru, který je primárně, ale ne výhradně, určen pro detektor ATLAS Forward Proton (AFP). Skupiny využívá svých dovedností v optických technologiích k vývoji radiačně odolného time-of-flight (ToF) detektoru s vysokým časovým rozlišením (~10-20 ps), který umožní studium pulsně generovaných signálů i při silně zašuměném pozadí. Takový detektor může být implementován v celé řadě průmyslových nebo medicínských aplikací (LIDAR, diagnostická zařízení), ale také v detekčních zařízeních využívaných částicovou fyzikou. Jsou navrhovány a detailně studovány různé konfigurace (optické, elektronické i mechanické) ToF detektoru s rozlišením desítek pikosekund nebo lepším, také s využitím počítačových simulací s použitím nástrojů Geant4. Parametry detektoru jsou měřeny a optimalizovány s cílem dosáhnout co nejlepšího časového a prostorového rozlišení. Bude také ověřena radiační odolnost detektoru, aby byl umožněn jeho provoz v prostředí experimentů fyziky vysokých energií - jako detektor ATLAS (CERN) nebo detektor MPD v NICA (JINR). Navrhovaný upgrade detektoru CERN-ATLAS (ATLAS Forward Proton, AFP) umožní hledání známek nové fyziky za hranicí standardního modelu (BSM) elementárních částic. Pikosekundové časové rozlišení umožní potlačit pozadí které přirozeně vzroste s plánovaným navýšením luminozity LHC, které umožní měření těchto extrémně vzácných událostí. Tak vysoké časové rozlišení bude dosaženo díky pečlivě navržené optické části detektoru a špičkové elektronice vyvinuté v rámci kolaborace CERN-ATLAS (zejména Univerzitou Alberta, Stony Brook University a Texaskou univerzitou v Arlingtonu). S ToF detektorem úzce souvisí práce členů skupiny na analýzách difrakčních procesů na LHC, kdy jeden nebo oba protony přežijí srážku, ale část jejich energie se spotřebuje na produkci dalších částic zaregistrovaných v centrální části detektoru ATLAS. Takové události slouží k testům neporuchové kvantové chromodynamiky a jsou důležitým základem pro hledání BSM znaků.

Další část skupiny se zabývá analýzou dat LHC, která souvisejí s nejtěžším členem rodiny kvarků - top kvarkem. V poslední době se hlavní pozornost zaměřuje na měření diferenciálního účinného průřezu top kvarku při energii 13 TeV nebo na produkci párů top kvarků ve srážkách protonů s jádry olova ve speciálních bězích urychlovače. Top kvark je důležitým signálem testujícím poruchovou kvantovou chromodynamiku na různých úrovních přesnosti, přičemž měřená data stanovují hranice parametrů modelu a simulují tak důležité pozadí pro další hledání událostí BSM.

Skupina se podílí na upgrade detektoru ATLAS v oblasti detektoru Inner Tracker (ITk), konkrétně křemíkového proužkového detektoru během testovacích běhů detektoru a v oblastech analýzy dat a simulací. Skupina se také podílela na kalibraci hadronových finálních stavů (jetů) v detektoru ATLAS a studuje statistické, analytické a rekonstrukční techniky. Skupina se také hodlá podílet na analýzách výhledů na plánovaný Future Circular Collider (FCC). V poslední době se skupina také stále více zapojuje do analýz a simulací souvisejících s projety CTA a FAST.

Nejnovější publikace skupiny

  • Chytka, L; Hrabovsky, M; Komarek, T; Michalek, V; Nozka, L; Sykora, T; Urbasek, V: Time resolution of the SiPM-NUV3S<bold> </bold>, Nucl. Instrum. Methods Phys. Res. Sect. A-Accel. Spectrom. Dect. Assoc. Equip. 935 , 51 - 55 (2019).
  • Kvita, J: Study of methods of resolved top quark reconstruction in semileptonic t(t)over-bar decay, Nucl. Instrum. Methods Phys. Res. Sect. A-Accel. Spectrom. Dect. Assoc. Equip. 900 , 84 - 100 (2018).
  • Nozka, L; Hiklova, H; Horvath, P; Hrabovsky, M; Mandat, D; Palatka, M; Pech, M; Ridky, J; Schovanek, P: Monitoring of mirror degradation of fluorescence detectors at the Pierre Auger Observatory due to dust sedimentation, J. Instrum. 13 T05005 (2018).
  • Chytka, L; Avoni, G; Brandt, A; Cavallaro, E; Davis, PM; Forster, F; Hrabovsky, M; Huang, Y; Jirakova, K; Kocian, M; Komarek, T; Korcyl, K; Lange, J; Michalek, V; Nozka, L; Paz, IL; Rijssenbeek, M; Schovanek, P; Sykora, T; Urbasek, V: Timing resolution studies of the optical part of the AFP Time-of-flight detector, Opt. Express 26 (7) , 8028 - 8039 (2018).
  • Mandat, D; Palatka, M; Pech, M; Schovanek, P; Travnicek, P; Nozka, L; Hrabovsky, M; Horvath, P; Fujii, T; Privitera, P; Malacari, M; Farmer, J; Galimova, A; Matalon, A; Merolle, M; Ni, X; Bellido, JA; Matthews, JN; Thomas, SB: The prototype opto-mechanical system for the Fluorescence detector Array of Single-pixel Telescopes, J. Instrum. 12 T07001 (2017).

Nejnovější publikace kolaborace ATLAS (s přispěním zaměstnanců SLO)

  • Aad, G et al. (Cerny, K.; Chytka, L.; Hamal, P.; Hrabovsky, M.; Komarek, T.; Kvita, J.; Nozka, L.; Pacalt, J.): Search for electroweak diboson production in association with a high-mass dijet system in semileptonic final states in pp collisions at root s=13 TeV with the ATLAS detector, Phys. Rev. D 100 (3) 32007 (2019).
  • Aaboud, M et al. (Chytka, L.; Hamal, P.; Hrabovsky, M.; Kvita, J.; Nozka, L.; Pacalt, J.): Search for low-mass resonances decaying into two jets and produced in association with a photon using pp collisions root s=13 TeV with the ATLAS detector, Phys. Lett. B 795 , 56 - 75 (2019).
  • Aad, G et al. (Cerny, K.; Chytka, L.; Hamal, P.; Hrabovsky, M.; Komarek, T.; Kvita, J.; Nozka, L.; Pacalt, J.): Measurement of distributions sensitive to the underlying event in inclusive Z boson production in pp collisions at root s=13 TeV with the ATLAS detector, Eur. Phys. J. C 79 (8) 666 (2019).
  • Aaboud, M et al. (Chytka, L.; Hamal, P.; Hrabovsky, M.; Kvita, J.; Nozka, L.; Pacalt, J.): Measurement of jet-substructure observables in top quark, W boson and light jet production in proton-proton collisions at root s=13 TeV with the ATLAS detector, J. High Energy Phys. (8) 33 (2019).
  • Aaboud, M et al. (Chytka, L.; Hamal, P.; Hrabovsky, M.; Kvita, J.; Nozka, L.; Pacalt, J.): Electron reconstruction and identification in the ATLAS experiment using the 2015 and 2016 LHC proton-proton collision data at s=13 TeV, Eur. Phys. J. C 79 (8) 639 (2019).