Nabídka témat kvalifikačních prací

Slova oddělujte mezerami.
Téma: Barevný model denního světla
Popis: Barevná charakteristika denního světla hraje významnou roli při záznamu a reprodukci obrazu (fotografie) nebo při návrhu vhodného osvětlení (hygiena). Cílem práce bude experimentální měření spektra denního světla a následný vývoj modelu, který toto spektrum popíše s využitím strojového učení.
Supervisor: doc. Mgr. Karel Lemr, Ph.D.
Kontakt: k.lemr@upol.cz; budova SLO, dveře 3.22
Studijní programy: AF, NANO, OPT, PF
Téma: Kvantové hry (Bc.)
Popis: Kvantová fyzika je tak revolučním nástrojem k popisu přírody, že dokonce představuje i významné obohacení teorie her. Cílem bude prozkoumat a s pomocí kvantových procesorů IBM Q otestovat nové strategie, které hráči kvantových her mají oproti klasické teorii her.
Supervisor: doc. Mgr. Karel Lemr, Ph.D.
Kontakt: k.lemr@upol.cz; budova SLO, dveře 3.22
Studijní programy: AF, NANO, OPT, PF
Téma: Kvantová špionáž
Popis: Kvantová fyzika otevírá nový prostor pro nejrůznější technologie, které klasická fyzika vůbec nedokáže popsat. Šlo by některé z těchto technologií využít ve špionáži? Kvantová kryptografie je poměrně dobře známa, ale co třeba kvantová steganografie?
Supervisor: doc. Mgr. Karel Lemr, Ph.D.
Kontakt: k.lemr@upol.cz; budova SLO, dveře 3.22
Studijní programy: AF, NANO, OPT, PF
Téma: Moderní zdroje fotonových párů
Popis: V posledním desetiletí se pro nelineární procesy začaly používat fotonické struktury, které nahrazují objemové nelineární krystaly. Jedním typickým představitelem jsou periodicky pólované materiály, ve kterých se vytvoří periodická mřížka s typickou periodou 5-15 μm. Tyto fotonické struktury mohou sloužit k účinné generaci druhé harmonické, nebo obráceně ke generaci fotonových párů s korelovanými vlastnostmi. Studium těchto vzorků je perspektivní s ohledem na jejich potenciální možnosti pro budoucí aplikace.
Supervisor: doc. RNDr. Jan Soubusta, Ph.D.
Kontakt: kancelář 3.23 tel. 585 63 1577
Studijní programy: OPT, PF, NANO, AF
Téma: Měření statistik optických polí
Popis: Budeme se zabývat fotonovými statistikami optických polí, tvořených zejména fotonovými páry. Taková pole vykazují mnoho zajímavých neklasických vlastností využitelných v mnoha fyzikálních experimentech i metrologii. Téma je založeno na kombinaci experimentálního a teoretického přístupu.
Supervisor: prof. RNDr. Jan Peřina, Ph.D.
Kontakt: kancelář 3.21 tel. 585 63 1509
Studijní programy: OPT, PF, NANO, AF
Téma: Manipulace s polarizačním stavem světla a jeho následná analýza
Popis: Cílem bakalářské práce bude konstrukce zařízení cíleně modifikujicí polarizační stav světla a jeho následná kalibrace a charakterizace. Funkčnost zařízení bude studována pomocí polarizačního analyzátoru jehož konstrukce bude rovněž součástí této bakalářské práce. Jedná se o experimentální bakalářskou práci v laboratoři kvantové optiky a vysledná zařízení budou dále využívána. Vzhledem k tomu, že zařízení boudou ovládana elektronicky pomocí PC jsou základy programovaní vyhodou.
Supervisor: Mgr. Radek Machulka, Ph.D.
Kontakt: kancelář 3.20 tel. 585 63 1692
Studijní programy: OPT, PF, NANO, AF
Téma: Kamery s rozlišením počtu fotonů
Popis: V posledních letech příbývá technologií maticových detektorů s rozlišením v počtu fotonů. Bakalářská práce se zaměří na detektory se schopností čítat fotony v jednom pixelu. Cíle práce bude provést charakterizaci kamer s touto schopností, které jsou k dispozici na pracovišti školitele, a srovnat jejich parametry s jinými maticovými detektory.
Supervisor: prof. RNDr. Ondřej Haderka, Ph.D.
Kontakt: kancelář 2.47 tel. 585 63 1511
Studijní programy: OPT, PF, NANO, AF
Téma: Rekonstrukce kinematiky top-antitop systému
Popis: Cílem Bc. nebo Mgr. práce je srovnat různé metody rekonstrukce čtyřvektorů top kvarků produkovaných v párech top-antitop a rozpadajících se na hadronové jety, lepton (elektron nebo mion) a chybějící příčnou energii v experimentu ATLAS. V tomto rozpadovém kanále je hlavní neznámou podélná hybnost neutrina, a neurčitosti pramenící z kombinatoriky jetů. Od jednoduchých chi-kvadrát přístupů lze prozkoumat lépe definovaný psedo-top kvark koncept a sofistikovanější rekostrukční algoritmy, které dovolují využít konečné rozlišení objektů pozorovaných v detektoru. Možné pokračování: simulace, částicová fyzika v centrální I dopředné oblasti experiment ATLAS.
Supervisor: Mgr. Jiří Kvita, Ph.D.
Kontakt: kancelář 2.17 tel. 585 63 1585
Studijní programy: PF, NANO, AF
Téma: Aplikace částicové kamery Timepix
Popis: Cílem Bc. nebo Mgr. práce je využít potenciálu částicové kamery Timepix/MediPix MX-10 umožňující 2D vizualizaci stop ionizujících částic v reálném čase. Z charakteru stop částic v detektoru (tvar, stupeň ionizace atd.) lze usuzovat na druh částic (elektrony, gama, alfa, kosmické miony). Data lze dále softwarově zpracovávat a navrhnout algoritmy pro nalezení daných typů částic a měřit jejich energie, příp. navrhovat úlohy využívající a zkoumající vlastnosti jednotlivých zdrojů záření za pomoci přirozených a umělých zdrojů záření, či zkoumat možnosti stínění a navrhnout uspořádání pro prosvěcování vzorků za účelem vizualizace možných struktur uvnitř vzorku (defektoskopie).
Supervisor: Mgr. Jiří Kvita, Ph.D.
Kontakt: kancelář 2.17 tel. 585 63 1585
Studijní programy: PF, NANO, AF
Téma: Model dopředné oblasti experimentu ATLAS pro plnou simulaci
Popis: Seznámení se s prostředím Athena - softwarovým prostředím experimentu ATLAS v CERNu. Seznámení se s balíčkem Geometry Kernel Classes (GeoModel) pro popis geometrie v plné simulaci. Základní principy CSG popisu geometrie. Implementace vylepšeného modelu geometrie dopředné oblasti experimentu ATLAS - doplnění přírub, částí magnetů a přechodových trubic do stávajícího modelu.
Supervisor: Ing. Ladislav Chytka
Kontakt: kancelář 2.16 tel. 585 63 1533
Studijní programy: PF, NANO, AF
Téma: Modelování šíření optického signálu v detektoru QUARTIC v nástroji Geant4
Popis: Seznámení se simulačním nástrojem Geant4 a ROOT, rozšíření praxe v programování v C++ pod OS Linux. Nastudování trasování optického signálu v materiálu – útlum, odraz, lom, vliv disperze, vliv na polarizační stav; nastudování Čerenkovova jevu. Vytvoření modelu časového detektoru QUARTIC pro měření doby průletu vysokoenergetických částic v nástroji Geant4. Analýza základních charakteristik optického signálu na detektoru vnástroji ROOT.
Supervisor: Mgr. Libor Nožka, Ph.D.
Kontakt: kancelář 2.16 tel. 585 63 1533
Studijní programy: PF, NANO, AF
Téma: Analýza dat celoblohových kamer za účelem studia oblačnosti
Popis: Celoblohové kamery z dílny SLO UP a FZÚ se uplatňují na dvou předních světových projektech současné astročásticové fyziky zaměřených na detekci kosmických vysokoenergetických fotonů a nabitých jader – observatoři Pierra Augera a na plánovaném zařízení CTA (Cherenkov Teleskope Array). Cílem práce je přispět k analýze čtyř celoblohových kamer instalovaných na observatoři Pierra Augera a také pomoci s analýzou dat z osmi kamer zprovozněných za účelem evaluace kandidátských míst na umístění observatoře CTA. Práce popíše také souvislosti a využitelnost kamerových zařízení s ohledem na oba zmíněné projekty.
Supervisor: Mgr. Miroslav Pech, Ph.D.
Konzultant: Mgr. Dušan Mandát, Ph.D.
Kontakt: kancelář 2.20 tel. 585 63 1542
Studijní programy: AF, PF
Téma: Složení kosmického záření a optika pro fluorescenční teleskopy
Popis: Observatoř Pierra Augera je nejrozlehlejší experimentální zařízení v oboru astorčásticové fyziky na světě. Na ploše 3000 kilometrů čtverečních se v argentinské pampě zaznamenávají částice o energiích, které možná nikdy nebude člověk na zemi schopen vyrobit. Přilétají k nám z neznámých zdrojů ve vesmíru. Úkolem Observatoře je proměřit jejich energetické spektrum, stanovit směry, ze kterých přilétají či odpovědět na otázku, zdali jsou způsobeny neznámými vesmírnými „urychlovači“ nebo vznikají-li dokonce rozpadem hypotetických částic temné hmoty. Práce se bude zabývat souvislostmi mezi přesností určení pozice maxima spršky kosmického záření v atmosféře a určováním složení kosmického záření. Cílem práce je porozumět a pochopitelně vysvětlit, jaké požadavky máme na přesnost optických systémů fluorescenčních detektorů s ohledem na přesnost stanovení pozice maxima spršky. Práce tématicky zapadá do programu observatoře Pierra Augera a jejího budoucího rozšíření FAST.
Supervisor: RNDr. Petr Trávníček, Ph.D.
Konzultant: Ing. Jakub Vícha
Kontakt: petr.travnicek@fzu.cz , tel. 266052690
Studijní programy: AF, PF
Téma: Analýza dat z robotického dalekohledu FRAM
Popis: Observatoř Pierra Augera je v současné době nejvýkonnějším detektorem určeným k pozorování extrémně energetického kosmického záření. Pro zajištění vysoké přesnosti rekonstruovaných parametrů částic kosmického záření je potřebné znát okamžité vlastností atmosféry, které ovlivňují např. množství světla, které detekují fluorescenční teleskopy observatoře. Jedním ze zařízení, které se analýze okamžitých atmosférických podmínek na Observatoři Pierra Augera věnují, je též robotický teleskop FRAM, provozovaný Fyzikálním ústavem AV ČR. Jeho úkolem je sledovat jednak závislost extinkce světla v atmosféře na vlnové délce a též sledovat podmínky podél trajektorií anomálních spršek kosmického záření. Cílem bakalářské práce je podílet se na analýze dat z tohoto dalekohledu. 1. Seznámit se s koncepcí Observatoře Pierra Auger a s principy pozorování kosmického záření. 2. Seznámit se s významem atmosféry při rekonstrukci spršek kosického záření. 3. Seznámit se s rolí robotického teleskopu FRAM v rámci programu sledování atmosféry na Observatoři Pierra Augera. 4. Seznámit s metodikou pozorování tohoto dalekohledu, s formátem získaváných a s metodami zpracování astronomických snímků. 5. Podílet se na analýze astronomických snímků z robotického dalekohledu FRAM.
Supervisor: RNDr. Michael Prouza, Ph.D.
Kontakt: kancelář tel.
Studijní programy: AF, PF
Téma: Charakterizace CCD čipů pro přehlídkový dalekohled LSST
Popis: Přehlídkový dalekohled LSST je plánovaným největším a nejvýkonnějším přístrojem pro studium “hlubokého vesmíru”, který bude zprovozněn v roce 2020. Dalekohled nasnímá celou pozorovatelnou oblohu za pouhé tři noci do dosud bezprecendentní hloubky. Bude extrémně citlivý na jakékoli proměnné zdroje a za 10 let svého provozu se očekává, že zmapuje například polohu 3 miliard galaxií, objeví 250 tisíc supernov, nebo se bude věnovat sledování asteroidů potenciálně ohrožujících Zemi. V současné době již probíhají práce na jeho konstrukci, Fyzikální ústav AV ČR se podílí například na charakterizaci CCD čipů jeho mozaikové kamery, čemuž by se měla věnovat i navržená bakalářská práce. 1. Seznámit se s projektem LSST (Large Synoptic Survey Telescope, Velký celooblohový přehlídkový dalekohled) a s jeho observačními cíli. 2. Seznámit se s konstrukcí CCD mozaikové kamery přehlídkového dalekohledu LSST. 3. Seznámit se s potřebnými charakteristikami CCD čipů pro teleskop LSST. 4. Seznámit se s metodami testování a chrakterizace CCD čipů. 5. Podílet se na testování CCD čipů a následné fyzikální analýze získaných dat.
Supervisor: RNDr. Michael Prouza, Ph.D.
Kontakt: kancelář tel.
Studijní programy: AF, PF
Téma: Laserové svařování leteckých slitin
Popis: Práce se zabývá optimalizací parametrů svařování neželezných slitin (nikl, titan), používaných v leteckém průmyslu. Bude vyprácována rešerže s tematikou dosavadních dosažených výsledků a postupů, na kterou naváže experimentální práce na pulsním laserovém systému Nd:YAG. Budou optimalizovány parametry procesu pro tupé svary vzorků plechů o tloušťce 0,8 mm - 1,5 mm. Budou připraveny příčné řezy svarů pro optickou mikroskopii, měření rozměrů a nanoindentaci. Výsledky budou zpracovány ve formě grafů, tabulek a fotodokumentace.
Supervisor: RNDr. Hana Chmelíčková
Kontakt: kancelář 2.27 tel. 585 63 1516
Studijní programy: PF, NANO, AF
Téma: Návrh a realizace automatizace systému synoptických pozorování Slunce na Hvězdárně Valašské Meziříčí
Popis: Cílem práce je návrh a realizace automatického synoptického observačního systému pro pozorování Slunce ve spektrálních čarách H-alfa a CaIIK. Systém se skládá ze dvou malých dalekohledů poskytujících obraz celého slunečního disku. Systém používá detektory CCD případně CMOS detektor. Student se v první fázi práce seznámí s funkcí systému, jeho ruční obsluhou, observačními postupy a zpracováním dat. Ve druhé fázi pak navrhne na základě konzultací s pracovníky hvězdárny automatický observační systém, který by bylo schopen pořizovat snímky automaticky, podle zadaného programu. - popis observaního systému na Hvězdárně VM - metodika pozorování - problémy pozorování a zpracování dat - negativní vlivy pozorovacích podmínek - potenciál zpracování dat (co z nich lze či nelze vyčíst a vyhodnotit) - vysvětlím osobně později - vzorově zpracované série pozorování
Supervisor: Ing. Libor Lenža
Konzultant: prof. RNDr. Ondřej Haderka, Ph.D.
Kontakt: kancelář 2.47 tel. 585 63 1511
Studijní programy: PF, AF
Téma: Analýza problémů observačních systémů pro pozorování spekter meteorů
Popis: Používané observační systémy na registraci spekter meteorů jsou sice observačně úspěšné, ale přesto mají celou řadu problémů, které je potřeba analyzovat a jejich vliv při kalibraci dat co nejvíce eliminovat. Práce je zaměřena na technický popis systémů, jejich problémových součástí a základní analýzy těchto problémů (optické aberace, spektrální propustnost, dopady expozičních časů apod.) včetně možných návrhů jejich odstranění v rámci technických úprav observačního zařízení případně eliminace jejich dopadů ve fázi kalibrace dat. V průběhu zpracování práce bude student pracovat s observačním hardwarem, bude využívat a analyzovat napozorovaná data a bude konzultovat se zkušeným technickým personálem. - nástup CCTV kamer a jejich výhody, typy systémů - jaké parametry je možné pomocí CCTV systémů nezávisle měřit - využití pro spektrografii meteorů - výhody a nevýhody systémů - návrhy na zlepšení - případně jejich zapracování do stávajících observačních systémů a vyhodnocení
Supervisor: Ing. Libor Lenža
Konzultant: prof. RNDr. Ondřej Haderka, Ph.D.
Kontakt: kancelář 2.47 tel. 585 63 1511
Studijní programy: PF, AF
Téma: Multispektrální pozorování projevů sluneční aktivity
Popis: Fotografické sledování sluneční aktivity v bílém světle a ve vybraných spektrálních oborech technikou dostupnou na pracovišti školitele, případně také na hvězdárně ve Valašském Meziříčí. Problémy pozorování a zpracování dat - kompenzace negativních vlivů pozorovacích podmínek, potenciál zpracování dat, vzorově zpracované série pozorování.
Supervisor: prof. RNDr. Ondřej Haderka, Ph.D.
Konzultant: Ing. Libor Lenža
Kontakt: kancelář 2.47 tel. 585 63 1511
Studijní programy: PF, AF
Téma: Strojové učení s využitím v kvantovém zpracování informace
Popis: Téma zahrnuje seznámení se s programovacím jazykem Python a balíčkem pro strojové učení TensorFlow. Získané znalosti student/studentka uplatní například pro klasifikaci kvantových dat.
Supervisor: Mgr. Vojtěch Trávníček
Kontakt: Kancelář 3.02 tel. 585635158
Studijní programy: OPT, PF, AF, NANO
Téma: Laserem indukované značení skla
Popis: 1) Vypracujte přehled možností laserového opracování skla s důrazem na laserové značení ( sklo - fyzikální vlastnosti, základní druhy, použití, lasery pro zpracování skla - značení, leptání, orýsování atd.). 2) Proveďte experimentální ověření získaných znalostí pro aplikaci laserem indukovaného značení skla na pulsním Nd:YAG laseru. 3) Vyhodnoťte vliv pracovních parametrů na rozměry a kvalitu vrypů. 4) Získané výsledky zpracujte formou grafů a obrazové dokumentace.
Supervisor: RNDr. Hana Chmelíčková
Konzultant:
Kontakt: kancelář 2.27 tel. 585 63 1516
Studijní programy: OPT, PF, AF, NANO
Téma: Exkluzivní procesy jako cesta k Nové Fyzice
Popis: Standardní model je nesmírně úspěšný v popisu interakcí elementárních částic, nicméně jsou oblasti, které vysvětlit nedokáže, což nazýváme Novou fyzikou. Signály Nové Fyziky se vyskytují i v tzv. exkluzivních procesech. Ty nastávají zřídka, nicméně pozadí k nim je dobře prozkoumáno. Student se seznámí s dopřednou a difrakční fyzikou ve velkých experimentech na velkých urychlovačích částic a s detekčními technikami a generací umělých (Monte Carlo) případů.
Supervisor: Mgr. Marek Taševský, PhD. DSc.
Kontakt: tasevsky@fzu.cz, 266 05 2668
Studijní programy: AF
Téma: Simulace interakcí částic o vysokých energiích v hadronovém kalorimetru.
Popis: Hadronové kalorimetry slouží pro měření energie v částicových experimentech. Optimalizací designu a použitých materiálů je dosaženo plného pohlcení sekundarních částic vytvořených kaskádními interakcemi primární částice. Pro simulace interakcí částic látkou se ve fyzice vyskokých energií používa nástroj GEANT. Student se obeznámí s používáním tohoto nástroje a provede statistickou analýzu nasimulovaných dat.
Supervisor: RNDr. Karel Černý, Ph.D.
Kontakt: kancelář 2.17 tel. 585 63 1585 karel.cerny@upol.cz
Studijní programy: PF,AF,NANO