Multi-PMT Moduly pro Experiment Hyper-Kamiokande
| Název práce v češtině: | Multi-PMT Moduly pro Experiment Hyper-Kamiokande |
|---|---|
| Název v anglickém jazyce: | Multi-PMT Modules for the Hyper-Kamiokande Experiment |
| Klíčová slova: | Hyper-Kamiokande|Multi-PMT modul|mPMT |
| Klíčová slova anglicky: | Hyper-Kamiokande|Multi-PMT module|mPMT |
| Akademický rok vypsání: | 2024/2025 |
| Typ práce: | disertační práce |
| Jazyk práce: | |
| Ústav: | Ústav částicové a jaderné fyziky (32-UCJF) |
| Vedoucí / školitel: | RNDr. Ing. Bedřich Roskovec, Ph.D. |
| Řešitel: |
| Zásady pro vypracování |
| Student se seznámí s experimentem Hyper-Kamiokande, metodou detekce událostí ve vodním Čerenkovském detektoru a základními charakteristikami fotonásobičů.
Student se dále naučí pracovat se softwarem simulace detektoru Hyper-Kamiokande. Za pomoci simulací rozličných fyzikálních událostí pro různé parametry systému multi-PMT modulů student prozkoumá a kvantifikuje fyzikální potenciál tohoto systému, zejména v oblastech energetické kalibrace a vlivu časového rozdělení na rekonstrukci dráhy částic, jejich energie, vrcholu interakce aj. Student se dále bude podílet na aktivitách české skupiny v experimentu Hyper-Kamikande při návrhu designu, testování a produkci komponentů systému multi-PMT modulů. |
| Seznam odborné literatury |
| 1) Hyper-Kamiokande Design Report, Hyper-Kamiokande Collaboration (K. Abe et al.), e-Print: 1805.04163 [physics.ins-det]
2) LEO, William R. Techniques for nuclear and particle physics experiments: a how-to approach. 2nd rev. ed. Berlin: Springer, 1994, xviii, 378 s. ISBN 3-540-57280-5. 3) Interní dokumenty experimentu Hyper-Kamiokande |
| Předběžná náplň práce |
| Mezinárodní experiment Hyper-Kamiokande, který je ve výstavbě v Japonsku, je multifunkční experiment nové generace se zaměřením na fyziku neutrin a hledání rozpad protonu pomocí detekce Čerenkovova záření z jejich interakcí. Fotony z tohoto záření budou detekovány pomocí 20 tis. 50cm fotonásobičů a řádově 2 tis. tzv. multi-PMT modulů, detektorů složených z devatenácti 8cm fotonásobičů, umístněných na stěnách obrovského vodního bazénu. Výhodou multi-PMT modulů je jejich směrová citlivost, dobré časové rozlišení a menší nelinearita odezvy oproti 50cm fotonásobičům.
Hlavním úkolem práce je prozkoumat fyzikální potenciál systému multi-PMT modulů a jeho synergii se systémem 50cm fotonásobičů za pomocí simulace detektoru Hyper-Kamiokande. Jde zejména o vzájemnou kontrolu kalibrace energetické škály, studium detekce přímého a rozptýleného světla, vliv výborného časového rozlišení na rekonstrukci mionů a elektronů z interakcí neutrin a kosmického záření, aj. V rámci práce se student bude dále podílet na aktivitách návrhu designu komponentů systému multi-PMT modulů, jejich testování a následné produkci. |
| Předběžná náplň práce v anglickém jazyce |
| The international Hyper-Kamiokande experiment, currently under construction in Japan, is a multipurpose next-generation experiment with a focus on neutrino physics and search for proton decay via detection of Cherenkov light emitted in their interactions. Photons from this radiation will be detected by 20k 20-inch photo-multiplier tubes and by roughly 2k so-called multi-PMT modules, detectors consist of nineteen 3-inch photo-multipliers, mounted on the walls of the huge ultra-pure water pool.
The main focus of the thesis is to explore the physics potential of the multi-PMT system and its synergy with the system of 20-inch photo-multipliers using the simulation of the Hyper-Kamiokande detector. In particular, the student shall check the cross-calibration of the energy scale, study the direct and scattered light detection, investigate the effect of superb time resolution on the reconstruction of muons and electrons from neutrino interactions and cosmic rays, etc. The student will also take part in the activities related to the design of the multi-PMT module components, their testing and following production. |