Rozprawy doktorskie IFJ PAN (Doctoral dissertations of IFJ PAN)

Permanent URI for this collection

https://rifj.ifj.edu.pl/handle/item/3

Browse

Now showing 1 - 20 of 104

Study of cosmic ray extensive air showers in the Pierre Auger Observatory
(Institute of Nuclear Physics Polish Academy of Sciences, 2013) Borodai, Nataliia; Wilczyński, Henryk; Hołyński, Roman; Zabierowski, Janusz
Przedmiotem niniejszej pracy jest eksperymentalne badanie obrazu optycznego wielkich pęków atmosferycznych generowanych przez cząstki promieniowania kosmicznego o bardzo wysokiej energii. Analiza ta jest oparta na wyznaczaniu rozkładu poprzecznego światła w obrazie optycznym pęku, rejestrowanym przez detektor fluorescencyjny Obserwatorium Pierre Auger. Rozkład poprzeczny został zmierzony na różnych etapach rozwoju pęku, tzn. dla różnych wartości parametru wieku pęku, dla pęków o energiach wyższych niż 1018 eV. Profile zmierzonych rozkładów poprzecznych są porównywane z profilami otrzymanymi z symulacji w celu testowania funkcji rozkładu poprzecznego światła fluorescencyjnego (tak zwanej funkcji Góry), używanej do parametryzacji rozkładu światła. W wyniku testu stwierdzono, że funkcja Góry opisuje rozkład rejestrowanego światła fluorescencyjnego, pod warunkiem że analiza obejmuje wszystkie efekty atmosferyczne i aparaturowe, poprawnie uwzględnione. W oparciu o znajomość funkcji Góry dla każdego wieku pęku i stosując zmierzony rozkład poprzeczny światła, została opracowana metoda obliczania głębokości atmosferycznej maksimum pęku (Xmax) za pomocą wieku pęku. Pierwsze wyniki uzyskane przy użyciu tej metody dają przybliżone wartości Xmax, które zgadzają się z wartościami oczekiwanymi.
Exclusive reactions with light mesons: From low to high energies
(Institute of Nuclear Physics Polish Academy of Sciences, 2014) Lebiedowicz, Piotr; Szczurek, Antoni; Sadzikowski, Mariusz; Turnau, Jacek
In this Thesis, a theoretical analysis of exclusive production of mesons for various reactions in nucleon-nucleon collisions is presented. Detailed studies of the central exclusive production of the resonance states and the light dimeson pairs (π+π−, K+K−) within the Regge-based framework aswell as the exclusive production of forward neutral particles has been performed in a broad range of collision energy. Different aspects of production mechanism for the considered processes have been discussed, such as the model of soft pomeron, the absorption corrections, the off-shell effects of exchanged mesons. The cross section and many differential distributions were calculated and compared with existing experimental data wherever possible. Predictions for experiments at PANDA, RHIC, Tevatron and LHC energies have been presented. In addition, diffractive and electromagnetic production of the diboson pairs (γγ, W+W−, ZZ) at high energies has been considered in the framework of kt-factorization approach with the formalism of unintegrated gluon distribution functions. The production of technipions in dominant photonphoton channel as complementary possibility of search of particles beyond the Standard Modelat the LHC has been studied.
Wybrane zasady Schiffa - badanie struktury i dynamiki
(Institute of Nuclear Physics Polish Academy of Sciences, 2014) Osiecka, Natalia; Massalska-Arodź, Maria; Juszyńska-Gałązka, Ewa; Jastrzębska, Maria; Martyński, Tomasz
Properties of liquid crystalline phases of the selected Schiff bases, i.e., nBBAA and nCBAA homologous series and 5BABB, 6BABB, 5BACB and 6BACB compounds, built of two benzene rings connected by the azomethine group, and of alkyloxy chain and halogene atom (B or Cl), are described in the PhD Thesis. In most of the substances the well-ordered smectic B (SmB) phase and the liquid-like smectic A (SmA) phase were observed. In case of the 5BBAA and 6BABB the smectic E (SmE) phase was also found. Influence of the Iso-SmA, Iso-SmB, SmA-SmB and SmB-SmE phase transitions on structural properties and dynamics were studied using various complementary experimental methods. In the first chapter the classification of liquid crystalline mesophases is presented. In the second chapter the results of polarized microscopy observation are discussed. Third chapter describes the results of X-ray diffraction studies. Fourth part presents in detail the rotational dynamics of selected compounds. The last chapter is focused on the results of the infrared spectroscopy (FT-IR) and the two dimensional correlation analysis of the FT-IR spectra. The most important results of the complementary studies are collected in the Summary. In Annex 1 the code (written in java) for the estimation of the unit cell parameters of SmB and SmE phases is presented. In Annex 2 the code (written for the SciLAB console), preparing the two dimensional correlation analysis is shown.
Structure of Bi isotopes close to the 208Pb doubly-magic core
(Institute of Nuclear Physics Polish Academy of Sciences, 2014) Cieplicka, Natalia; Fornal, Bogdan; Maj, Adam; Pfützner, Marek
The atomic nucleus, being a dense system of protons and neutrons, can be considered as a 'laboratory' in which three fundamental interactions strong, electromagnetic and weak, can be studied. Although much experimental data concerning the structure and characteristics of the atomic nucleus have been collected, a theoretical description which would explain all the observed phenomena is still incomplete. This is in part because the nucleon-nucleon interaction has very complex characteristics due to the fact that nucleons are not fundamental particles so they have an intrinsic structure (thus, the description of nuclear forces must take into account that nucleon-nucleon interactions are the result of interactions between the quarks). It is also because the nucleus, as a system of many strongly interacting nucleons obeying the Pauli exclusion principle, demonstrates a very high degree of complexity. Moreover, electromagnetic and weak interactions manifesting in the atomic nucleus are the source of additional complications in its description. As a consequence, progress in theory must go together with experimental investigations, which results in a strong connection between theory and experiment in nuclear physics. New theoretical concepts dictate which experiments would be the most effective in verifcation of a particular model. On the other hand, measurements can inspire theory to gain better parameter values from its models. To describe the atomic nucleus as a system of more elementary constituents (nucleons), one needs to know the wave function being the solution of wave equation for such a system. Due to the diffculties mentioned above, one needs to use simplifed models instead of the exact description. One of them is the shell model, which explains many experimental observations, such as magic numbers of nucleons: 2, 8, 20, 28, 50, 82, 126, the spin-parity values of the ground states of many nuclei, as well as the structure of excitations of nuclei in the region of magic nuclides. While the shell model with a classic set of orbitals works well near doublymagic nuclei lying close to the stability valley, in the exotic regions of the nuclear chart; i.e., in the regions remote from stability, the situation is different - the structure of singleparticle energy levels changes and new energy gaps may show up while the classical ones may disappear.One way to trace all these changes, is to undertake systematic investigations of excited structures along a chain of neutron-rich isotopes to the description of which the shell model can be applied. In the present work, we have chosen as the objective of study the series of Bi isotopes near the doubly-closed nucleus 208Pb. We have investigated the 205;206;210Bi nuclei, which have one valence proton and from four neutron holes to one neutron particle with respect to the doubly-magic core 208Pb. Since 208Pb is considered to be one of the best doubly-closed cores due to remarkably wide energy gaps which separate proton shells at Z=82 and neutron shells at N=126, the structure of the 205;206;210Bi nuclei is an excellent testing ground for modern shell-model calculations. In the present work, information about the high-spin yrast structures in the 205;206;210Bi isotopes has been extended. In particular, the aim of the work is the identifcation of high spin states arising from valence particles/holes excitations and from core excitations in 205;206;210Bi. Also, the spectroscopic data on the low-spin excitations in 210Bi were acquired in a neutron-capture reaction. The neutron rich nuclei are diffcult to reach for spectroscopy studies, because they cannot be produced in fusion-evaporation reactions. The access to excited structures at high spin in those nuclides is possible thanks to a method which relies on using deep-inelastic collisions (DIC) of heavy ions - this method has been developed at IFJ PAN. The main object of interest in the presented thesis are high-spin structures in Bi isotopes. The experiments aimed at investigating those structures were performed at Argonne National Laboratory, where Bi nuclei were populated in deep-inelastic reactions with the use of 76Ge and 208Pb beams on 208Pb target. During such reactions, the nuclei come to a close contact and much kinetic energy is dissipated giving rise to internal excitation energy. In the exit channel one has then two products excited to relatively high energy and spin. Since thick targets were used, the products were stopped inside the target and most of the rays that were measured with the use of the Gammasphere multidetector germanium array, appeared in the spectra as sharp lines - they were emitted from nuclei at rest. The second experiment, performed at the Institute Laue-Langevin in Grenoble, was devoted to the low-spin structure of the 210Bi nucleus. In this case 210Bi was produced in cold-neutron capture on 209Bi. The spectroscopic measurements in the non-yrast low-energy region of 210Bi could be performed. In the first chapter, an introduction to the structure of the atomic nucleus is presented - it includes: the characteristics of nuclear forces and the foundations of the shell model as well as the calculation methods and computer codes used nowadays. The second chapter provides a short description of the region of interest - the region around doubly-magic 208Pb - with emphasis on Bi isotopes. The third chapter presents description of the reactions leading to the nuclei of interest, the experiments which were performed, and the methods of analysis of the coincidence and angular distributions and correlations of -ray data. In the fourth chapter, the experimental results are discussed. The fifth chapter is devoted to comparisons of the experimental results with predictions based on shell-model calculations involving the presently available two-body shell-model interactions. The last part contains a summary.
Badanie wpływu parametrów meteorologicznych na czasowe charakterystyki stężenia wybranych związków chlorowcowych (CFCs) w powietrzu Krakowa w latach 1997-2012
(Institute of Nuclear Physics Polish Academy of Sciences, 2014) Bielewski, Jarosław; Śliwka, Ireneusz; Mietelski, Jerzy W.; Różański, Kazimierz
Celem niniejszej rozprawy doktorskiej jest analiza charakterystyk czasowych stężenia związków CFCs takich jak F-11 (CCl3F), F-12 (CCl2F2), F-113 (CCl2FCClF2), chloroform (CHCl3), metylochloroform (CH3CCl3), czterochlorek węgla (CCl4) i sześciofluorek siarki (SF6) w atmosferze Polski południowej. Badania objęły głównie środowisko podlegające dużej antropopresji w zakresie emisji tych związków tzn. obszar Krakowa. W tym celu konieczna była kontynuacja ciągłych pomiarów związków CFCs i SF6 rozpoczętych w 1997 r. i prowadzonych w Zakładzie Fizykochemii Ekosystemów Polskiej Akademii Nauk w okresie realizacji pracy w latach 2008 - 2012. W ramach pracy przeprowadzono także korelacje zmian charakterystyk czasowych związków CFCs i SF6 mierzonych w Krakowie z kierunkami napływu mas powietrza na podstawie klasyfikacji sytuacji synoptycznych dla dorzecza górnej Wisły według Tadeusza Niedźwiedzia. Wymagało to opracowania metody filtracji i klasyfikacji danych w oparciu o metodę regresji ważonej dla danych pomiarowych związków CFCs i SF6 otrzymanych w Krakowie przy użyciu chromatograficznego układu pomiarowego. Podjęto również próbę użycia modelu HYSPLIT trajektorii wstecznych do wizualizacji i korelacji znaczących epizodów przekroczeń tła z napływającymi nad obszar Krakowa masami powietrza. Oprócz analizy zmieniającego się w czasie stężenia związków CFCs i SF6 w atmosferze Polski południowej, w ramach pracy dokonano porównania pomiarów stężenia tych związków w Krakowie z pomiarami prowadzanymi na stacji Mace Head w Irlandii, uczestniczącej w światowym programie AGAGE. Do tego celu użyto wyselekcjonowanych metodą regresji ważonej średnich dobowych i rocznych krakowskiej stacji pomiarowej oraz odpowiadające im wyniki oznaczeń na stacji Mace Head. Wyznaczono także roczne narosty stężenia (tzw. „growth rates”) obu placówek badawczych, przy użyciu dwóch podejść tj. metody różnicy oraz przy pomocy procedury CCGvu 4.40 rekomendowanej przez NOAA/CMDL. Na podstawie uzyskanych w ten sposób wyników dopasowano tendencje rocznych zmian atmosferycznego stężenia poszczególnych związków CFCs i SF6 w Krakowie i na Mace Head.
Ilościowe charakterystyki złożoności języka naturalnego
(Institute of Nuclear Physics Polish Academy of Sciences, 2014) Kulig, Andrzej; Kwapień, Jarosław; Oświęcimka, Paweł; Burda, Zdzisław; Kutner, Ryszard
This doctoral dissertation includes the following main theses: - As samples of natural language, literary texts show several properties of complex systems: they have internal organization, including a hierarchical structure, and the interactions between their components such as words are of complicated nature, which among others can be a consequence of imposed rules of grammar and an author’s style of writing. One also observes formation of large-scale effects that are inexplicable on a basis of the sole knowledge of the individual words. Such effect can include content, emotional charge, and artistic value of the text. - Interactions between words defined by their mutual adjacency, after expressing them in the network representation, show certain features of networks with accelerated growth and, approximately, scale-free degree distribution of nodes. Such networks are also characterized by unique tendency to condensation, which leads to shortening of the path lengths between nodes if the number of nodes increases. - Despite strong differences in grammar, different European languages do not show comparable differences in network topology. Substantially larger differences can be seen within one language, when one compares texts that represent different literary genres. - Modelling of the empirical word adjacency networks is possible either directly, via the appropriate network models (e.g., by various kinds of the networks with accelerated growth), or indirectly, via network representation of the relevant stochastic processes. Comparing topology of the model networks with the empirical ones shows, however, that language has some subtleties, which cannot fully be expressed by relatively simple, generic models. - Literary texts, if parameterized by sentence lengths and expressed in a form of time series, show clear fractal structure, and in some cases even the multifractal structure. On the literary science ground, the latter group of texts can be linked with a narrative technique called the stream of consciousness. This dissertation is divided into 5 chapters. Chapter 1 contains a short introduction with listed the main objectives and theses of the work. Chapter 2 is devoted to description of the phenomenon of natural language - its origins, evolution, and morphology. The main theories of the language origin and formal classification of languages is also discussed in this part of the work. Chapter 3 contains an introduction to complex systems science. It begins with the explanation, why physics is a branch of science the best equipped to examine such systems and the natural language in particular. Later on, the term of complexity is introduced and the most important properties of complex systems are discussed together with the methodology allowing for their study. Chapter 4 is a container that includes description of all the analyses and discussion of the obtained results. It is composed of several sections devoted to specific issues. Section 4.1 presents a statistical analysis of empirical data consisting of vocabulary of six European languages with particular emphasis put on the Zipf approach. In Section 4.2 literary texts expressed by word adjacencies are a subject to network analysis. Of interest are the topological properties of these networks, especially the node connectivity distributions and the average shortest path lengths. Empirical results are confronted with the results of simulations according to different network models. Last Section 4.3 presents the results of the fractal analysis applied to time series of sentence lengths with the main stress put on identification of multifractal properties. Finally, Chapter 5 contains a summary with critical discussion of the results presented throughout this work, as well as an indication of possible directions of future research.
Dozymetria soczewek oczu w medycynie z wykorzystaniem dawkomierzy termoluminescencyjnych
(2015) Szumska, Agnieszka; Budzanowski, Maciej; Kopeć, Renata; Staniszewska, Anna Maria; Kozłowska, Beata
Głównym celem tej pracy było wprowadzenie oraz przetestowanie nowej metody oraz dawkomierzy do pomiarów dawek na soczewki oczu, jak i ocena narażenia pracowników w radiologii interwencyjnej poprzez: - Przetestowanie w warunkach klinicznych nowych dawkomierzy EYE-DTM, przeznaczonych do pomiarów dawek na soczewki oczu; - Ocena dawek na całe ciało, dłonie oraz soczewki oczu podczas różnego rodzaju zabiegów z zakresu radiologii i kardiologii interwencyjnej z wykorzystaniem dozymetrii termoluminescencyjnej; - Zbadanie rozkładu dawek na soczewki oczu w zależności od umiejscowienia dawkomierza EYE-DTM na głowie pracownika; - Zbadanie czy istnieją wzajemne korelacje pomiędzy dawkami na całe ciało i dłonie, a dawkami na soczewki oczu dla personelu, z mierzonymi podczas zabiegów radiologii interwencyjnej; - Zbadanie zależności pomiędzy dawkami dla personelu a dawkami, jakie otrzymuje pacjent (KIRP, PKA) podczas zabiegów radiologii interwencyjnej; - Statystyczna ocena narażenia od promieniowania X personelu w zakładach radiologii i interwencyjnej w Polsce, na podstawie bazy danych dawek z lat 2010-2013 uzyskanych przez Laboratorium Dozymetrii Indywidualnej i Środowiskowej (LADIS)w IFJ PAN; - Zbadanie wpływu promieniowania słonecznego oraz UV o różnych długościach fali na odczyt dawki w dawkomierzu EYE-DTM; - Zbadanie możliwości stosowania dawkomierza ocznego EYE-DTM w polach promieniowania beta. Pomiary wykonane w ramach tej pracy były przeprowadzone w warunkach klinicznych oraz uwzględniały narażenie całego personelu wykonującego zabiegi.
Właściwości optyczne cienkich warstw krzemionkowych wytwarzanych metodą zol-żel
(Institute of Nuclear Physics Polish Academy of Sciences, 2015) Oziębło, Edyta; Cisowski, Jan; Filipecki, Jacek; Cebulski, Józef
The main aim of this study was to determine the optical properties of thin silica films with varying degrees of porosity produced by the sol-gel method on glass and silicon substrates, and to determine the optical parameters of the films. The studies were carried out using spectrophotometry and spectroscopic ellipsometry, and the very important element of the work was to compare the results obtained by both methods. These studies have been completed by structural studies, including scanning electron microscopy (SEM), atomic force microscopy (AFM), and interference contrast (Nomarski) microscopy that enables three-dimensional imaging surface. The main results of this work can be summarized as follows: 1. Structural studies have shown the presence of macropores (the size of 90 – 1300 nm) and their contribution to the total porosity of the silica films has been estimated to be approximately 5%. 2. Ellipsometric and spectrophotometric investigations of the glass substrate have allowed to determine its absorption edge [λcut-off = 280 nm (4.43 eV)], Urbach energy (EU = 0.34 eV), which is a measure of disorder in amorphous materials, and dispersion relations of the refractive index that can be described by the Sellmeier formula. 3. Based on the spectrophotometric studies of reflection and transmission for the films on glass substrates and the reflectivity of films on silicon it has been found that silica films act as antireflective layers greatly reducing the average reflection, and thereby increasing an average transmission. 4. The joint analysis of the elipsometric and spectrophotometric results obtained for the silica films on glass allowed to determine their thickness, and the refractive index dispersions that can be described by the Sellmeier formula. It has been found that the differences between the values of optical paths determined by both methods are small and do not exceed 4%. The values of the refractive indices have been found to be much lower than the value of this coefficient for thermal silica that is caused by the porosity of films lying in the range 17 – 39%. 5. Spectrophotometric studies of the silicon p-type doped (Si:B) substrate have allowed to determine the dispersion dependence of the absorption coefficient that indicates a mechanism of energy absorption of electromagnetic radiation by the free carriers (holes) in the energy range below the energy gap of silicon (Eg = 1.1 eV). 6. The joint analysis of the elipsometric and spectrophotometric studies obtained for silica films on silicon has allowed to determine their thickness, and the refractive index dispersions that can be described by the Sellmeier formula. It has been found that the differences between the values of optical paths determined by both methods, below 4 eV, do not exceed 4%, however, above this energy the difference increases with the photon energy which may follow from the difference between the optical constants of Si:B used in this work and those of intrinsic silicon used in the elipsometric data analysis. Similarly as for the silica films on glass, the refractive indices for the silica films on silicon have been found to be significantly lower than the value of this coefficient for thermal silica, due to the presence of pores in the volume of the investigated films, the porosity of which lies in the range of 33 – 41%. 7. The results have allowed to establish a correlation between the conditions of technological, and geometric and optical parameters of the films studied. On the one hand, the refractive index is, to a good approximation, a linear function of porosity, and on the other hand, the refractive index decreases with increasing film thickness, approaching a constant value (n ≈ 1.25) for thicker films (above 800 nm). 8. Comparison of the total porosity determined from optical studies (17 – 41%) with the porosity estimated from structural studies (approx. 5%) indicates that a large contribution to the porosity of the silica films is due to the presence of pores with sizes less than 100 nm. The performed measurements, analysis and interpretation of experimental data made it possible to determine the properties, and geometric and optical parameters, as well as their correlation with the preparation conditions of thin silica films by sol-gel method and thus fully achieve the objective of the present work. This work has shown that effective and cheap sol-gel method of preparation of porous silica thin films enables significant and controlled reduction of the refractive index, and thus gives the possibility of their use as antireflective layers in various types of optical systems.
Rola sił mechanicznych generowanych przez macierz zewnątrzkomórkową w rozwoju raka prostaty
(2015) Pogoda, Katarzyna; Lekka, Małgorzata; Budkowski, Andrzej; Nowakowski, Robert A.
Komórki cechuje zdolność do percepcji i reakcji na sygnały mechaniczne docierające z ich otoczenia. W żywym organizmie komórki są elementami tkanek, których sztywność może wynosić zaledwie ~ 100 Pa dla mózgu, ale aż ~ 100 000 Pa dla miękkiej chrząstki. Mechanoczułość, rozumiana jako zdolność do przekształcenia bodźca fizycznego na sygnał biochemiczny, odgrywa kluczową rolę w procesie rozpłaszczania się komórek, podziale komórkowym oraz migracji. Liczne próby eksperymentalnego zbadania oddziaływań mechanicznych występujących miedzy komórką, a jej natywnym otoczeniem doprowadziły do opracowania protokołów syntezy podłoży hydrożelowych o własnościach lepkosprężystych podobnych do tkanek ludzkiego organizmu. Zbadanie wpływu bodźców mechanicznych na aktywność fizjologiczną komórek wydaje się być szczególnie interesujące w kontekście chorób nowotworowych, którym często towarzyszą lokalne zmiany sztywności tkanek, palpacyjnie wyczuwalne jako guzy. Prezentowane w niniejszej pracy badania prowadzone były dla komórek prawidłowych, pochodzących z obwodowej strefy gruczołu krokowego (PZ-HPV-7), oraz komórek rakowych, wywodzących się z przerzutów raka prostaty do mózgu (Du145) i kości (PC-3). Manipulacja sztywnością otoczenia komórek była możliwa dzięki zastosowaniu hydrożeli polimerowych wykonanych z polikarylamidu. Własności chemiczne i fizyczne hydrożeli zostały zweryfikowane przy użyciu spektroskopii absorpcyjnej z transformatą Fouriera, reometru rotacyjnego oraz mikroskopu sił atomowych. W celu opisania własności elastycznych komórek, organizacji ich cytoszkieletu oraz pola powierzchni zastosowano mikroskopię fluorescencyjną oraz mikroskopię sił atomowych. Jakościowa analiza mechanoczułości poszczególnych linii komórkowych była możliwa dzięki wprowadzeniu dwóch parametrów – AR (będącego miarą szybkości zmian pola powierzchni komórek w funkcji sztywności otoczenia) oraz SR (będącego miarą szybkości zmian elastyczności komórek w funkcji sztywności otoczenia). Uzyskane wyniki pokazują modulującą rolę bodźców mechanicznych docierających do komórek z ich otoczenia. Ponadto, mechanoczułość komórek prawidłowych i nowotworowych przejawia odmienny charakter. Różnice są widoczne zarówno w morfologii komórek, ich własnościach elastycznych jak i tempie podziału komórkowego.
Production of pairs of mesons, leptons and quarks in ultraperipheral ultrarelativistic heavy ion collisions
(Institute of Nuclear Physics Polish Academy of Sciences, 2015) Kłusek-Gawenda, Mariola; Szczurek, Antoni; Mrówczyński, Stanisław; Kowalski, Marek
The main goal of the dissertation is theoretical determination of the total and differential cross sections for the production of pairs of mesons, leptons and quarks in ultraperipheral ultrarelativistic heavy ion collisions. The Equivalent Photon Approximation (EPA) in the impact parameter space has been used as a theoretical tool for calculation of the reaction mechanism in the electromagnetic processes. We have presented the predictions in a reference to STAR, PHENIX and ALICE experimental data. We have focused on the calculations with inclusion of the realistic charge distribution in nucleus and we have shown the difference between results for the realistic nucleus charge form factor and that for the monopole form factor often used in the literature. We have studied several elementary cross sections for fusion and we have compared our parametrizations of γγ→X1X2 processes to existing word experimental data. Furthermore, we have calculated the cross section for photoproduction of single and double ρ0 mesons, the latter due to a double-scattering mechanism. Additionally, we have studied the ρ0→π+π−and ρ0ρ0 → π+π−π+π−decays. Finally, we have discussed in detail electromagnetic excitation of gold and lead nuclei by soft photons and as well as the emission of neutrons from decays of the excited nuclear system.
Processes with a hard scale at the LHC as a signature of partonic structure of the proton
(Institute of Nuclear Physics Polish Academy of Sciences, 2015) Lewandowska, Emilia; Golec-Biernat, Krzysztof; Słomiński, Wojciech; Szczurek, Antoni
The main aim of this thesis is a theoretical analysis of selected processes with a hard scale observed in the high-energy proton collisions at the LHC. These processes are considered in the limit of high energies available at the LHC, which allows a closer examination of the parton correlations inside the proton and, in consequence, leads to new information on the partonic structure of hadrons. The analysis carried out in this thesis concerns several problems. First, the Drell-Yan processes were analyzed in the formalism of the color glass condensate. The obtained results were compared with those obtained in the collinear approximation. The rest of the discussed issues concern the double parton scattering. In particular, we analyzed the problem of the specification of initial conditions for QCD evolution equations for double parton distributions, which satisfy non-trivial momentum and valence quark number sum rules. Within the double parton scattering studies, we analyzed the production of electroweak bosons W+W− and Z0Z0 taking into account the so called splitting terms in the QCD evolution equations. The found results show the importance of these terms for the predictions of the cross sections for the considered processes.
Search for Charged Lepton Flavour Violation at LHCb experiment
(Institute of Nuclear Physics Polish Academy of Sciences, 2015) Chrząszcz, Marcin; Lesiak, Tadeusz; Lusiani, Alberto; Ciborowski, Jacek; Muryn, Bogdan
The thesis describes searches for charged lepton flavour violation in the process τ−→ μ−μ+μ−. The study is performed at the LHCb experiment data sample corresponding to an integrated luminosity of 3 fb-1 of proton-proton collisions at a centre-of-mass energy of 7 TeV (8 TeV), collected in 2011 (2012), respectively. No significantly statistical signal of the decay in question has been found and as a result the upper limit was set: B(τ−→μ−μ+μ−) < 4.6 × 10 − 8 at 90% confidence level. The limit was then interpreted in terms of an effective field theory approach including beyond the Standard Model operators with different lepton chirality structures. We found that the limits are within the range: (4.1−6.8)×10−8 at 90% confidence level. The thesis presents also the combination of upper limits for all lepton flavour violating τ lepton decays. For the decay in question, i.e. τ−→μ−μ+μ−, the combination leads to the upper limit of B(τ−→μ−μ+μ−) < 1:2 ×10−8 at 90% confidence level.
Produkcja cząstek naładowanych w oddziaływaniach ołów-ołów przy energii √SNN=2.76 TeV i proton-ołów przy energii √SNN=5.02 TeV w eksperymencie ATLAS
(Institute of Nuclear Physics Polish Academy of Sciences, 2015) Żabiński, Bartłomiej; Woźniak, Krzysztof; Białkowska, Helena; Kowalski, Marek
The LHC (Large Hadron Collider) at CERN is dedicated to physics of proton-proton collisions at the highest energies. Since 2010 it provides data at new maximal energies obtained in the laboratory, currently at 13 TeV. In addition to proton beams the lead beams are also accelerated for some fraction of time, which allowed to measure P b + P b collisions at √ sNN= 2.76 TeV and p+P b collisions at √ sNN = 5.02 TeV - which are analysed in this work. The main objective of the high-energy heavy ion physics programme is the search and studies of properties of the Quark-Gluon Plasma (QGP). This state of matter was present in the early Universe (before 10− 12 s) and can be created in the collisions of heavy nuclei. One of the basic properties of these collisions and subject of one of the ﬁrst measurements is the charged particle multiplicity. It can be used to estimate the energy density of the system created in the collision and provides a basic test of theoretical models. Before ﬁrst measurements at the LHC the number of produced charged particles followed a logarithmic dependence on the energy of collisions, but new observations revealed a faster growth of this observable. This thesis describes a new method for a measurement of the charged particle mul- tiplicity and the pseudorapidity density, applied to the data from the ATLAS experiment, which is based on counting signals (pixel clusters) from the ﬁrst layer of the pixel detector. The main advantage of this method is that is fully uses the acceptance of the innermost part of the pixel detector, which is larger in pseudorapidity η than that available for other methods based on track reconstruction. In addition, this method allows to include particles with very small transverse momenta, which give signal only in the ﬁrst layer of the pixel detector because either they stop before reaching even the second layer or their path is too curved by the magnetic ﬁeld. The main disadvantage of this method is a strong dependence on corrections from Monte Carlo simulations. Using the pixel cluster method the charged particle density in the pseudorapidity range | η | <2.5 for P b + P b collision and | η | < 3.1 for p + P b collisions is measured. Charged particle multiplicity and angular distribution of particles are obtained separately for diﬀerent intervals of the collision centrality. The charged particle multiplicity in the | η | < 0.5 range in P b + P b collisions increases fast with centrality, starting from dN ch /dη = 28.66 (centrality 75-80%) up to 1742.84 (centrality 0-1%). Mean number of charged particles per a pair of nucleons participating in the collision increases slowly with centrality of P b + P b collisions. Pseudorapidity density distributions for diﬀerent centralities are similar while small diﬀerences between them can be attributed to a lower longitudinal momentum of particles produced in the central collisions than in the peripheral collisions. The charged particle density in p + P b collisions increases with the centrality of the collision. Also the shape of it changes due to an enhanced particle production in the Pb- going region (η > 0). In the central collisions (0-1%) charged particle density in Pb-going side reaches 70 particles while in the p-going side it is about 35. For peripheral collisions (60-90%)dN ch /dη is nearly ﬂat in the full η range | η | < 3.1 and does not exceed 10. The average value of the charged particles density per a pair of nucleons participating in the collision is strongly depend on the method which is used to calculate N part for p + P b collisions. Three versions of the Glauber’s model used give very diﬀerent dependences of this observable on N part . All presented results from the pixel clusters method are consistent with results obtained by the ATLAS experiment using other methods and with results of the ALICE experiment.
Badanie wysokospinowych stanów z seniority ν > 2,3 w neutrononadmiarowych izotopach Sn produkowanych w reakcjach fuzja‒rozszczepienie
(Institute of Nuclear Physics Polish Academy of Sciences, 2015) Iskra, Łukasz; Broda, Rafał; Jastrzębski, Jerzy; Kulessa, Reinhard
Excited states above the seniority ν = 2 isomers have been investigated in even neutron‒rich 118‒128Sn isotopes produced by fusion‒fission of 6.9 MeV/A 48Ca beams with 208Pb and 238U targets and by fission of a 238U target initiated by 6.7 MeV/A 64Ni beam. Level schemes up to excitation energies in excess of 8 MeV have been established based on multifold γ‒ray coincidence relationships measured with the Gammasphere array. Isotopic identification of crucial transitions was achieved through a number of techniques. In the data analysis, the delayed gamma coincidence technique was used to establish high‒spin state structures in the Sn isotopes with isomeric half‒lives below few sec. For cases with long‒lived isomeric states, the gamma cross‒coincidence method was employed to identify such structures. This required a more detailed knowledge of the fusion–fission process in order to establish which of the complementary fragments accompanying a specific Sn isotope should be expected in the reaction exit channel. As a result of employed analysis methods the seniority ν = 4, 15−, and 13− isomers were observed and their half‒lives determined. These long‒lived states in turn served as steppingstones to delineate the isomeric decays and to locate higher‒lying states with good sensitivity. As the observed isomeric decays feed down to 10+ and 7− isomers, firm spin parity assignments could be proposed for most of the seniority ν = 4 states. Higher‒lying, seniority ν = 6 levels were assigned tentatively on the basis of the observed deexcitation paths as well as of general yrast population arguments. Shell‒model calculations were carried out down to 122Sn in the g7/2, d5/2, d3/2, s1/2, and h11/2 model space of neutron holes with respect to a 132Sn core. Effective two‒body interactions were adjusted such that satisfactory agreement with data was achieved for 130Sn. The results reproduce the experimental level energies and spin‒parity assignments rather well. The intrinsic structure of the states is discussed on the basis of the calculated wave functions which, in many instances, point to complex configurations. In a few cases, the proposed assignments lead to unresolved issues. The smooth, systematic decrease of the level energies with mass A is accompanied by the similarly regular behavior with A of the reduced transition probabilities extracted from the isomeric half‒lives. This A dependence is discussed for the E1 and E2 transitions in the decay of the seniority ν = 4 isomers and is compared to that determined in earlier work for the E2 transition rates from the ν = 2,3 isomers.
Studies of time dependent CP violation in charm decays of B 0 s mesons
(Institute of Nuclear Physics Polish Academy of Sciences, 2015) Dziurda, Agnieszka; Lesiak, Tadeusz; Gligorov, Vladimir Vava; Ciborowski, Jacek; Muryn, Bogdan
The thesis describes the world-ﬁrst, time-dependent measurement of charge-parity (CP ) violation in B 0 s → D∓ s K± decays. The study is performed at the LHCb experiment using data sample corresponding to an integrated luminosity of 1.0 fb− 1 of proton-proton collisions at a center-of-mass energy of √ s = 7 TeV, recorded in 2011. The CP violating observables are found to be: C = 0.52 ± 0.25 ± 0.04, D f = 0.29 ± 0.42 ± 0.17, D ¯ f = 0.14 ± 0.41 ± 0.18, S f = − 0.90 ± 0.31 ± 0.06, S ¯ f = − 0.36 ± 0.34 ± 0.06, where the ﬁrst (second) uncertainty is statistical (systematic). These observables are used to perform the ﬁrst measurement of the Cabibbo-Kobayashi-Maskawa angle γ in B 0 s → D∓ s K± decays, ﬁnding γ = (113 +30 − 44 )◦ modulo 180◦ at 68% CL, where the error contains both statistical and systematic uncertainties.
Obrazowanie stanu czynnościowego układu sercowo-naczyniowego in vivo z wykorzystaniem metod obrazowania rezonansem magnetycznym
(Institute of Nuclear Physics Polish Academy of Sciences, 2016) Byk, Katarzyna; Tomanek, Bogusław; Burda, Kvĕtoslava; Blicharska, Barbara
Celem pracy było zaplanowanie i przeprowadzenie eksperymentu obrazowania magnetyczno-rezonansowego (MRI, ang. Magnetic Resonance Imaging) pozwalającego na scharakteryzowanie wpływu stanu zapalnego na pracę układu krążenia na przykładzie ostrego zapalenia wątroby (ALF, ang.Acute Liver Failure). Zakres pracy obejmuje implementację zwierzęcego modelu ostrego zapalenia wątroby, dobór metod pomiarowych obrazowania magnetyczno–rezonansowego (MR), optymalizację parametrów sekwencji obrazujących oraz dobór technik analizy obrazu. W badaniach użyto następujących technik obrazowania MR: magnetycznego znakowania spinów krwi tętniczej (ASL, ang. Arterial Spin Labeling), obrazowania dynamicznego z zastosowaniem kontrastu (DCE-MRI, ang. Dynamic Contrast-Enhanced MRI), obrazowanie metodą kontrastu fazy (PC-MRI, ang. Phase Contrast MRI) oraz obrazowania anatomicznego do zbadania zmian struktury tkanki.
Neutrino beam simulations and background studies for the SUNLAB location in Poland
(Institute of Nuclear Physics Polish Academy of Sciences, 2016) Harańczyk, Małgorzata; Zalewska, Agnieszka; Kisiel, Jan; Wójcik, Marcin
The main purpose of this thesis is to explore the opportunities which would be provided by the Sieroszowice Underground Laboratory SUNLAB, located in the Polkowice-Sieroszowice mine in the Lower Silesia province in Poland, to discover the CP violation in the neutrino sector. This discovery would be a milestone on the road to understanding the observed dominance of matter over antimatter in the Universe, which is one of the fundamental questions of contemporary science.The motivation for the presented study is the current very exciting situation in neutrino physics. According to many physicists, the discovery of neutrino oscillations in the years 1998-2002 and their interpretation within the framework of three neutrino flavour mixing, awarded the 2015 Nobel Prize in physics, provides firm evidence for new physics beyond the Standard Model. Recently, the θ13 mixing angle has been determined to be moderately large. This makes it possible to use conventional high power neutrino beams in accelerator long baseline experiments to answer the remaining questions in neutrino oscillations, which are the neutrino mass hierarchy and the measurement of the CP-violating phase.
Wpływ krzywizny, struktury podłoża i warstwy wierzchniej na propagację fal i rezonansów na powierzchniach oraz złączach materiałów sprężystych
(Instytut Fizyki Jądrowej im. Henryka Niewodniczańskiego PAN, 2016) Sobieszczyk, Paweł; Zieliński, Piotr; Gałązka, Mirosław; Puszkarski, Henryk; Sikora, Wiesław
W niniejszej pracy przedstawiony został teoretyczny opis dynamiki powierzchni oraz wpływ krzywizny, w konkretnym przypadku wydrążenia cylindrycznego, na dynamikę powierzchni i złącza dwóch izotropowych ośrodków sprężystych. Przeanalizowany został szeroki zakres parametrów materiałowych, w którym możliwe jest występowanie fal i rezonansów powierzchniowych oraz innych zjawisk związanych z istnieniem powierzchni, m.in. takich jak konwersja modów w odbiciu i przejściu tj. pojawienie się fal odbitych lub przechodzących o innych polaryzacjach niż fala padająca oraz brak konwersji modów przy odbiciu od granicy ośrodka. Opisany jest również wpływ pokrycia takich powierzchni cienką warstwą wierzchnią, z uwzględnieniem szerokiego spektrum parametrów sprężystych materiałów włącznie z zyskującymi od lat 80-tych XX w. coraz większe zainteresowanie i zastosowanie praktyczne auksetykami, tj. materiałami o ujemnym współczynniku Poissona. Materiały te zwiększają swe rozmiary poprzeczne przy rozciąganiu. W porównaniu do konwencjonalnych materiałów auksetyki mogą odgrywać istotną rolę przy projektowaniu nowego typu urządzeń. Wymienia się je także wśród materiałów mogące posłużyć za protezy tętnicze. Ciekawe, że w istnienie materiałów auksetycznych wątpiono aż do roku 1986 [19], mimo, że fakt stabilności izotropowych ośrodków sprężystych w zakresie ilorazu Poissona −1 < ν < 0 był znany od już w XIX w.
Rozwój dwuwymiarowego, termoluminescencyjnego systemu dozymetrycznego dla zapewnienia jakości w jonoterapii nowotworów
(Institute of Nuclear Physics Polish Academy of Sciences, 2016) Gajewski, Jan; Olko, Paweł; Chruścińska, Alicja; Kukołowicz, Paweł
Wśród współcześnie stosowanych metod leczenia nowotworów dynamicznie rozwijaną techniką radioterapii jest napromienianie ołówkowymi wiązkami skanującymi jonów wodoru (protonów) bądź jonów węgla. Dzięki technice tej uzyskać można duże gradienty dawek, nie zawsze możliwe do osią- gnięcia technikami klasycznymi, minimalizując jednocześnie dawkę dostarczoną do zdrowych tkanek, w szczególności do obszarów krytycznych. Wadą jest brak wiarygodnej metody weryfikacji podanej dawki w obszarze leczonym w trakcie procesu napromieniania. Stąd, w radioterapii protonami i jonami węgla pierwszoplanową rolę odgrywa rozbudowana kontrola jakości, a w szczególności kontrola pozycji i kształtu pojedynczej wiązki ołówkowej. W ramach niniejszej pracy zmodernizowano dwuwymiarowy system dozymetrii termoluminescen- cyjnej (2D TLD) i użyto go do kontroli jakości wiązek protonów i jonów węgla. Opracowano ponadto dedykowane oprogramowanie FlatView v.2.42 do automatycznego odczytu folii TL, oraz korek- cji i analizy obrazów. Zbadano własności dozymetryczne folii TL z wysokoczułym fluorkiem litu, LiF:Mg,Cu,P, wyznaczając zależności dawkowe dla zakresu energii wiązek protonowych do 123 MeV i wiązek węglowych do 237MeV/u. Uzyskane dawki charakterystyczne, tzn. takie, przy których sy- gnał osiąga 63% wartości nasycenia, zmieniały się w granicach 288 − 464 Gy dla wiązki protonów i 570 − 989 Gy dla wiązki jonów węgla. W zakresie dawek stosowanych w radioterapii protonowej, tzn. od 1 do 15 Gy liniowość odpowiedzi systemu zmienia się od 2,5% dla energii 123 M eV do 1,5% dla energii 15,2 M eV . Dla wiązek węglowych liniowość w tym zakresie dawek wynosi 1,2% dla energii 237 MeV/u i poprawia się do 0,7% dla energii 40 MeV/u. Wyznaczono ponadto współczynniki względnej wydajności energetycznej systemu, które wyniosły od η(Ep=9,3 MeV ) = 0,33 do η(Ep=220 MeV ) = 0,96 dla wiązek protonowych i od η(EC=26,4 MeV/u) = 0,05 do η(EC=428 MeV/u) = 0,48 dla wiązek węglowych. System 2D TLD wykorzystany został do kontroli jakości ołówkowych wiązek protonowych i węglo- wych pod kątem własności geometrycznych przekrojów poprzecznych wiązki (plamki). W pracy wyka- zano, że stosowane obecnie metody wyznaczania parametrów plamki protonowej przy pomocy analizy jednowymiarowej, oraz zastosowanie kryterium 10% symetrii plamki nie gwarantują prawidłowego podania dawki do obszaru tarczowego i jednorodności jej przestrzennego rozkładu. W szczególności widoczne jest to dla plamek nachylonych pod kątami bliskimi 45°, gdzie niejednorodność dawki w obję- tości tarczowej (płaskość charakterystyki dawkowej) pogarsza się wykraczając poza zakres kryterium akceptowalności. W pracy zaproponowano nową metodę analizy plamki jonów z wykorzystaniem do- pasowania asymetrycznego dwuwymiarowego rozkładu Gaussa z rotacją osi układu współrzędnych. Na tej podstawie przygotowano dedykowane oprogramowanie AnalyseSpot do szybkiej oceny pa- rametrów geometrycznych plamek jonów mierzonych systemem 2DTLD, folią typu Gafchromic® lub scyntylacyjnym systemem obrazowania Lynx 2D. Oprogramowanie to zostało wprowadzone do rutynowej kontroli jakości systemu radioterapii protonowej w Centrum Cyklotronowym Bronowice.
Wpływ ciśnienia na polimorfizm i dynamikę w 4-butylobenzoesanie 4-cyjano-3-fluorofenylu
(2016) Rozwadowski, Tomasz; Massalska-Arodź, Maria; Urban, Stanisław; Zając, Wojciech
Znane od ponad wieku substancje ciekłokrystaliczne są wciąż fascynującym materiałem dla badaczy. W ostatnich dekadach obserwowany jest nieustanny wzrost liczby publikacji traktujących o związkach tej klasy. Ciekawe własności tych materiałów predestynują je do badań nad polimorfizmem fazowym, a także złożoną dynamiką molekuł. Dostępne współcześnie metody eksperymentalne fizyki fazy skondensowanej umożliwiają stworzenie różnorakich warunków ciśnieniowych pozwalających testować ich wpływ na przejścia fazowe, a także na ruchy cząsteczek substancji. Dodanie dodatkowej zmiennej termodynamicznej, jaką jest oprócz temperatury ciśnienie, pozwalają stworzyć pełniejszy obraz zarówno diagramu fazowego, jak i pokazać wpływ ciśnienia nie tylko na procesy związane z relaksacjami strukturalnymi, ale również relaksacjami drugorzędowymi, niezmiernie ważnymi z punktu widzenia badań przejścia szklistego. Zmiany ciśnienia w materiale pozwalają często odpowiedzieć na pytanie o pochodzenie tego typu procesów.

Browse

Browsing by Issue Date

Results Per Page

Sort Options