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

  • Olinto, AV; Krizmanic, J; Adams, JH; Aloisio, R; Anchordoqui, LA; Anzalone, A; Bagheri, M; Barghini, D; Battisti, M; Bergman, DR; Bertaina, ME; Bertone, PF; Bisconti, F; Bustamante, M; Cafagna, F; Caruso, R; Casolino, M; Cerny, K; Christl, MJ; Cummings, AL; De Mitri, I; Diesing, R; Engel, R; Eser, J; Fang, K; Fenu, F; Filippatos, G; Gazda, E; Guepin, C; Haungs, A; Hays, EA; Judd, EG; Klimov, P; Kungel, V; Kuznetsov, E; Mackovjak, S; Mandat, D; Marcelli, L; McEnery, J; Medina-Tanco, G; Merenda, KD; Meyer, SS; Mitchell, JW; Miyamoto, H; Nachtman, JM; Neronov, A; Oikonomou, F; Onel, Y; Osteria, G; Otte, AN; Parizot, E; Paul, T; Pech, M; Perkins, JS; Picozz: The POEMMA (Probe of Extreme Multi-Messenger Astrophysics) observatory, J. Cosmol. Astropart. Phys. (6) 7 (2021).
  • Cerny, K; Sykora, T; Tasevsky, M; Zlebcik, R: Performance studies of Time-of-Flight detectors at LHC, J. Instrum. 16 (1) P01030 (2021).
  • Komarek, T; Urbasek, V; Brandt, A; Chirayath, VA; Chytka, L; Hrabovsky, M; Nozka, L; Rijssenbeek, M; Sykora, T: Timing resolution and rate capability of Photonis miniPlanacon XPM85212/A1-S MCP-PMT, Nucl. Instrum. Methods Phys. Res. Sect. A-Accel. Spectrom. Dect. Assoc. Equip. 985 164705 (2021).
  • Baron, P; Kvita, J: Extending the Fully Bayesian Unfolding with Regularization Using a Combined Sampling Method, Symmetry-Basel 12 (12) 2100 (2020).
  • Chytka, L; Mandat, D; Albury, J; Bellido, JA; Farmerh, J; Fujii, T; Hamal, P; Horvath, P; Hrabovsky, M; Kvita, J; Malacari, M; Mastrodicasa, M; Matthews, JN; Michal, S; Ni, X; Nozka, L; Palatka, M; Pech, M; Privitera, P; Schovanek, P; Salamida, F; Smida, R; Thomas, SB; Travnicek, P; Vacula, M: An automated all-sky atmospheric monitoring camera for a next-generation ultrahigh-energy cosmic-ray observatory, J. Instrum. 15 (10) T10009 (2020).

Nejnovější publikace kolaborace ATLAS (s přispěním zaměstnanců SLO)

  • Aad, G et al. (Cerny, K.; Hrabovsky, M.; Komarek, T.; Kvita, J.; Nozka, L.; Pacalt, J.): Two-particle azimuthal correlations in photonuclear ultraperipheral Pb plus Pb collisions at 5.02 TeV with ATLAS, Phys. Rev. C 104 (1) 14903 (2021).
  • Aad, G et al. (Cerny, K.; Chytka, L.; Hrabovsky, M.; Komarek, T.; Kvita, J.; Nozka, L.; Pacalt, J.): Test of the universality of tau and mu lepton couplings in W-boson decays with the ATLAS detector, Nat. Phys. (0).
  • Aad, G et al. (Cerny, K.; Chytka, L.; Hrabovsky, M.; Komarek, T.; Kvita, J.; Nozka, L.; Pacalt, J.): Measurements of differential cross-sections in four-lepton events in 13 TeV proton-proton collisions with the ATLAS detector, J. High Energy Phys. (7) 5 (2021).
  • Aad, G et al. (Cerny, K.; Chytka, L.; Hrabovsky, M.; Komarek, T.; Kvita, J.; Nozka, L.; Pacalt, J.): Search for charged-lepton-flavour violation in Z-boson decays with the ATLAS detector, Nat. Phys. (0).
  • Aad, G et al. (Cerny, K.; Chytka, L.; Hrabovsky, M.; Komarek, T.; Kvita, J.; Nozka, L.; Pacalt, J.): Search for pair production of third-generation scalar leptoquarks decaying into a top quark and a tau-lepton in pp collisions at root s=13 TeV with the ATLAS detector, J. High Energy Phys. (6) 179 (2021).

Skupina experimentální částicové fyziky

Jméno Zařazení Místnost Telefon (++420 58 563 ...) ORCID Researcher ID
Mgr. Petr Baroň Ph.D. student 238 1677 0000-0002-5170-0053
RNDr. Karel Černý Ph.D. vědecký pracovník 217 1585 0000-0003-0683-2177
Ing. Ladislav Chytka Ph.D. vědecký pracovník 216 1533 0000-0001-5741-259X
Mgr. Petr Hamal Ph.D. vědecký pracovník 216 1533 0000-0003-3139-7234 G-5540-2014
prof. RNDr. Miroslav Hrabovský DrSc. vědecký pracovník / zástupce vedoucího SLO / vedoucí skupiny 210 1501 0000-0003-4223-7316 G-6714-2014
Mgr. Tomáš Komárek Ph.D.student 238 1677 0000-0002-3047-3146
Mgr. Jiří Kvita Ph.D. vědecký pracovník / vedoucí skupiny 217 1585 0000-0001-5973-8729 L-1362-2018
Mgr. Libor Nožka Ph.D. vědecký pracovník 216 1533, 1695 0000-0002-8774-7099 G-5550-2014
Mgr. Josef Pácalt Ph.D.student 238 1677 0000-0002-0148-7207
Mgr. Radek Přívara Ph.D.student 238 1677 0000-0002-2239-0586
prof. Jan Řídký DrSc. vědecký pracovník 238 - 0000-0001-6697-1393 H-6184-2014
Vladimír Urbášek technik 411 1526 0000-0002-0686-3021