Welcome to the Repository of the Institute of Nuclear Physics PAN
The repository of the Institute of Nuclear Physics Polish Academy of Sciences collects, stores and shares documents that are the result of research work of the Institute's employees and doctoral students. Its purpose is to disseminate the scientific achievements of employees and promote scientific research conducted at the Institute. Access to bibliographic descriptions of deposited works and to the full texts of documents archived in the Repository of IFJ PAN is by default open to all users.
Communities in the Repository
Recent Submissions
New Physics searches via Higgs boson couplings to di-bosons
(Institute of Nuclear Physics Polish Academy of Sciences, 2025) Sławińska, Magdalena
The Higgs boson is the last discovered particle of the Standard Model (SM) and the only known fundamental scalar. It crowns the theoretical construction of the SM by providing masses to electroweak bosons through the mechanism of spontaneous symmetry breaking. The essential feature of this mechanism is the famous “Mexican hat” potential with non-zero vacuum expectation value. Measurements of Higgs boson coupling strengths to bosons and fermions, in agreement with SM predictions, have experimentally confirmed the the Brout-Englert-Higgs mechanism of electroweak symmetry breaking. With more data being collected by ATLAS and CMS experiments at the Large Hadron Collider (LHC), more subtle properties of the Higgs boson can be revealed. These measurements will either confirm the SM nature of this particle, leading to a better understanding of the SM, or hint at the existence of beyond Standard Model (BSM) interactions.
In this monograph I present results of two sets of studies, that I carried out within the ATLAS experiment, that were aimed at measuring the Higgs potential and searching for beyond Standard Model (BSM) deviations to its shape. One set of analyses uses leptonic Higgs boson decays to W bosons. I measured Higgs boson production cross-sections in gluon fusion and vector boson fusion and constrained Higgs boson couplings to polarised electroweak bosons, thus probing the Higgs potential at its minimum. The other class of measurements focuses on Higgs bosons self-interactions that result from the global shape of the Higgs potential. They are performed by studying the production of the Higgs boson pairs. Due to a very small cross-section for the di-Higgs production predicted by the SM, an observation of this process with the currently available data would hint to the presence of BSM phenomena in the Higgs sector. To maximise sensitivity to Higgs pair production at the LHC, several final states are statistically combined. Results of feasibility studies for the upgraded LHC are also reported, using the b¯bγγ final state. Within experimental uncertainties, a good agreement has been found with the Standard Model and constraints have been set on selected BSM models.
Bozon Higgsa jest ostatnią odkrytą cząstką Modelu Standardowego (SM) i jedyną znaną fundamentalną cząstką skalarną. Wieńczy ona teoretyczną konstrukcję Modelu Standardowego, nadając masy bozonom elektrosłabym poprzez mechanizm spontanicznego łamania symetrii. Istotną cechą tego mechanizmu jest słynny potencjał w kształcie meksykańskiego kapelusza z niezerową wartością oczekiwaną próżni. Pomiary sił sprzężenia bozonu Higgsa z bozonami i fermionami, zgodne z przewidywaniami SM w granicach niepewności pomiarowych, potwierdziły eksperymentalnie mechanizm łamania symetrii elektrosłabej Brouta-Englerta-Higgsa. Wraz z gromadzeniem większej ilości danych przez eksperymenty ATLAS i CMS przy Wielkim Zderzaczu Hadronów (Large Hadron Collider, LHC), mogą zostać odkryte bardziej subtelne właściwości bozonu Higgsa. Pomiary te albo potwierdzą naturę SM tej cząstki, prowadząc do lepszego zrozumienia SM, albo wskażą na istnienie oddziaływań poza Modelem Standardowym (BSM).
W niniejszej monografii przedstawiam wyniki dwóch linii badań, które przeprowadziłam w ramach eksperymentu ATLAS. Miały one na celu pomiary potencjału Higgsa i poszukiwanie odchyleń od jego kształtu wywołanymi przez nieznane oddziaływania poza Modelem Standardowym (BSM). Pierwsza klasa analiz wykorzystuje leptonowe rozpady bozonu Higgsa na bozony W. Zmierzyłam przekroje czynne na produkcję bozonów Higgsa w procesach fuzji gluonów i fuzji bosonów elektrosłabych oraz sprzężenia bozonów Higgsa ze spolaryzowanymi bozonami elektrosłabymi W i Z. W ten sposób zbadałam potencjał bozonu Higgsa w jego minimum. Druga klasa pomiarów skupia się na samo-oddziaływaniach bozonów Higgsa, które wynikają z globalnego kształtu jego potencjału. Jest ona wykonywana poprzez badanie produkcji par bozonów Higgsa. Ze względu na bardzo mały przekrój czynnyna produkcję dwóch bozonów Higgsa przewidywany przez SM, obserwacja tego procesu na podstawie obecnie dostępnych danych wskazywałaby na obecność zjawisk BSM w sektorze Higgsa. Aby zmaksymalizować czułość na produkcję par cząstek Higgsa w LHC, wykonana jest kombinacja statystyczna kilku stanów końcowych. Przedstawiam również wyniki studiów wykonalności dla zmodernizowanego LHC, wykorzystując stan końcowy b¯bγγ.
W ramach niepewności eksperymentalnych uzyskałam dobrą zgodność z Modelem Standardowym i ustaliłam ograniczenia dla wybranych modeli BSM.
Kinetyka krystalizacji równomolowej mieszaniny ciekłokrystalicznej i jej składników
(2024) Deptuch, Aleksandra; Paliga, Anna; Drzewicz, Anna; Piwowarczyk, Marcin; Urbańska, Magdalena; Juszyńska-Gałązka, Ewa
Dane badawcze, uzyskane metodami różnicowej kalorymetrii skaningowej (DSC), mikroskopii polaryzacyjnej (POM), dyfrakcji rentgenowskiej (XRD) i szerokopasmowej spektroskopii dielektrycznej (BDS), dotyczą przejść fazowych mieszaniny o akronimie MIX2HF6 i jej składników: związków ciekłokrystalicznych o akronimach MHPOBC i 3F2HPhF6. W szczególności zbadana jest kinetyka krystalizacji mieszaniny i porównana z wynikami dla czystych związków. Dane otrzymano w ramach realizacji projektu „Poszukiwanie i charakterystyka szkieł faz smektycznych wybranych mieszanin ciekłokrystalicznych” 2023/07/X/ST3/00182 (MINIATURA 7), finansowanego przez Narodowe Centrum Nauki.
The data, obtained with the differential scanning calorimetry, polarizing optical microscopy, X-ray diffraction, and broadband dielectric spectroscopy, concern the mixture denoted as MIX2HF6 and its components: liquid crystalline compounds denoted as MHPOBC and 3F2HPhF6. In particular, the crystallization kinetics of the mixture are investigated and compared to the results for the pure compounds. The dataset was obtained as a part of the project “Research and characterization of the smectic glasses of selected liquid crystalline mixtures” 2023/07/X/ST3/00182 (MINIATURA 7), financed by the National Science Centre, Poland.
Isotopically Enriched Lithium Fluoride Crystals for Detection of Neutrons with the Fluorescent Track Technique
(2024-10) Sankowska, Małgorzata; Bilski, Pawel; Kłosowski, Mariusz; Kilian, Anna; Gieszczyk, Wojciech; Marczewska, Barbara
LiF crystals grown using Li of different isotopic compositions were tested from the standpoint of their application as fluorescent nuclear track detectors used in measurements in the neutron radiation fields. Three isotopic compositions of Li were studied: natural, highly enriched in 6Li, and highly enriched in 7Li. It was found that 6LiF detectors are about six times more sensitive to thermal (low energy) neutrons than natural LiF, which significantly decreases the lower detection limit. 7LiF detectors are insensitive to thermal neutrons, which makes it easier to detect tracks due to other radiation modalities, such as energetic ions or nuclei recoiled in collisions with high-energy neutrons.
The data provided is divided into four catalogs: 1) Fluence - set of raw microscopic images registered for LiF crystals after irradiations with different fluences of thermal neutrons and numerical data on the relationship between number of tracks in the field of view and the fluence. 2) Dose - set of raw microscopic images registered for LiF crystals after irradiations with different doses (Hp(10)) of thermal neutrons and numerical data on the relationship between number of tracks in the field of view and the dose. 3) Fast neutrons - set of raw microscopic images registered for LiF crystals irradiated with fast neutrons. 4) Cosmic radiation - set of microscopic images registered for LiF crystals after exposition to cosmic radiation.
Data were used in the paper: Sankowska, M.; Bilski, P.; Kłosowski, M.; Kilian, A.; Gieszczyk, W.; Marczewska, B. Isotopically Enriched Lithium Fluoride Crystals for Detection of Neutrons with the Fluorescent Track Technique. Materials 2024, 17, 5029. https://doi.org/10.3390/ma17205029.
This work was supported by the National Science Centre, Poland (grant No 2020/39/B/ST9/00459).
Kryształy LiF wytworzone przy użyciu Li o różnym składzie izotopowym zostały zbadane pod kątem możliwości zastosowania ich jako fluorescencyjne detektory śladów cząstek jądrowych w pomiarach w polach promieniowania neutronowego. Przetestowane zostały trzy składy izotopowe Li: naturalny, wysoce wzbogacony w 6Li oraz wysoce wzbogacony w 7Li. Stwierdzono że detektory wykonane z 6LiF są około 6 razy bardziej wrażliwe na neutrony termiczne (niskoenergetyczne) niż detektory z naturalnego LiF, co znacząco obniża dolny próg detekcji. Detektory z 7LiF są niewrażliwe na neutrony termiczne co ułatwia detekcję śladów wywołanych innymi rodzajami promieniowania, takimi jak wysokoenergetyczne jony czy jądra wybite w wyniku zderzeń z wysokoenergetycznymi neutronami.
Udostępnione dane podzielone zostały na cztery katalogie: 1) Fluence - zestaw surowych obrazów mikroskopowych zarejestrowanych dla kryształów LiF po napromienieniu różnymi fluencjami neutronów termicznych oraz dane liczbowe dotyczące zależności między liczbą śladów w polu widzenia, a fluencją neutronów termicznych. 2) Dose - zestaw surowych obrazów mikroskopowych zarejestrowanych dla kryształów LiF po napromienieniu różnymi dawkami (Hp(10)) neutronów termicznych oraz dane liczbowe dotyczące zależności między liczbą śladów w polu widzenia, a dawką neutronów termicznych. 3) Fast neutrons – zestaw surowych obrazów mikroskopowych zarejestrowanych dla kryształów LiF po napromienianiu neutronami prędkimi. 4) Cosmic radiation – zestaw surowych obrazów mikroskopowych zarejestrowanych dla kryształów LiF po ekspozycji na promieniowanie kosmiczne.
Dane wykorzystane były w artykule: Sankowska, M.; Bilski, P.; Kłosowski, M.; Kilian, A.; Gieszczyk, W.; Marczewska, B. Isotopically Enriched Lithium Fluoride Crystals for Detection of Neutrons with the Fluorescent Track Technique. Materials 2024, 17, 5029. https://doi.org/10.3390/ma17205029.
Badania finansowane były przez Narodowe Centrum Nauki (projekt numer 2020/39/B/ST9/00459).
Data obtained as a result of implementation of the project entitled: „Study of magnetic performance of the nanosized ferromagnetic nanowires ordered layout for nanotechnological applications by theoretical simulations”
(Institute of Nuclear Physics Polish Academy of Sciences, 2024) Pastukh, Oleksandr
A set of data collected as a result of realization of the research project entitled "Study of magnetic performance of the nanosized ferromagnetic nanowires ordered layout for nanotechnological applications by theoretical simulations". The project was financed by the National Science Centre within the MINIATURA-7 competition. The data contain the results of simulations of magnetic properties of two tested materials: a system of ferromagnetic nanowires regularly arranged on the surface of the YIG layer, and a system of magnetic molecules located on the surface of the YIG layer. Data on the temporal change of magnetization and magnetic field for both systems collected in the form of zarr.zip files (for details see ReadMe.txt), and in the form of CSV tables.
Zbiór danych zgromadzonych w wyniku realizacji projektu badawczego pod tytułem "Badanie właściwości magnetycznych uporządkowanego układu nanodrutów ferromagnetycznych do zastosowań nanotechnologicznych za pomocą symulacji teoretycznych" finansowanego przez Narodowe Centrum Nauki w ramach konkursu MINIATURA-7. Dane zawierają wyniki symulacji właściwości magnetycznych dwu badanych materiałów: układ nanodrutów ferromagnetycznych regularnie ułożonych na powierzchni warstwy YIG, oraz układ molekuł magnetycznych znajdujących się na powierzchni warstwy YIG. Dane czasowej zmiany magnetyzacji oraz pola magnetycznego dla obu układów zgromadzone w postaci plików zarr.zip (po szczegóły patrz ReadMe.txt), oraz w postaci tabeli CSV.
Kod kosmosu
(Institute of Nuclear Physics Polish Academy of Sciences, 2024) Borsuk, Ewa; Borsuk, Józef T.; Tarnawski, Tomasz R.; Michniewska, Iwona
„Kod kosmosu” to kontynuacja komiksu „Fontanna czasu”, wydanego w 2022 roku przez Instytut Fizyki Jądrowej Polskiej Akademii Nauk (IFJ PAN) w
Krakowie. W „Fontannie czasu” założyciel instytutu (red. profesor Henryk
Niewodniczański) przenosi się w czasie do teraźniejszości. W nowej części profesor Niewodniczański poznaje projekt CREDO (Cosmic-Ray Extremely Distributed Observatory), realizowany w IFJ PAN, którego celem jest badanie promieniowania kosmicznego. W trakcie rozmowy z obecnym dyrektorem instytutu, (red. profesorem Tadeuszem Lesiakiem), spotykają przedstawiciela CREDO. Ten dzieli się swoimi najnowszymi obserwacjami i w przystępny sposób opowiada o projekcie.
Co dokładnie się wydarzy, jak do tego dojdzie i jak zakończy się
spotkanie z CREDO?
“Cosmic Code” is a continuation of the comic “Fountain of Time,” published in 2022 by the Institute of Nuclear Physics of the Polish Academy of Sciences (IFJ PAN) in Kraków. In “Fountain of Time,” the founder of the institute (editor: Professor Henryk Niewodniczański) travels through time to the present day at the institute. In this new part, Professor Niewodniczański learns about the CREDO project (Cosmic-Ray Extremely Distributed Observatory), which is conducted at IFJ PAN and aims to study cosmic rays. During a conversation with the current director of the institute (editor: Professor Tadeusz Lesiak), they meet a representative of CREDO. This representative shares his latest observations and explains the project in an accessible manner.
What exactly will happen, how will it unfold, and how will the meeting with CREDO conclude?