Studium vlastností QGP na RHIC

  • Vedoucí práce / Supervisor: Dr. Barbara Trzeciak, PhD.
  • Pracoviště / Workplace: FJFI ČVUT
  • Kontakt / Contact: BarbaraAntonina.Trzeciak@fjfi.cvut.cz

The aim of the bachelor task will be to study the dynamical properties of a novel state of matter, the quark-gluon plasma, created in high energy nucleus-nucleus collisions at RHIC. The student will gain knowledge on the physics of high energy nucleus-nucleus collisions and heavy quarks that are used to probe the medium properties. The student will work on analysis of experimental data and simulations from the STAR experiment at RHIC.

Konzultant: Mgr. Ing. Leszek Kosarzewski, Ph.D.

Literatura:

[1] F. Prino, R. Rapp; Open Heavy Flavor in QCD Matter and in Nuclear Collisions, J.Phys.G 43 (2016) 9, 093002, https://doi.org/10.1088/0954-3899/43/9/093002

[2] X. Dong, Y-J. Lee, R. Rapp; Open Heavy-Flavor Production in Heavy-Ion Collisions, Ann.Rev.Nucl.Part.Sci. 69 (2019) 417-445, https://doi.org/10.1146/annurev-nucl-101918-023806

Studium korelací charmonií s hadronem ve vysokoenergetických srážkách

  • Vedoucí práce / Supervisor: Ing. Leszek Kosarzewski, Ph.D.
  • Pracoviště / Workplace: FJFI ČVUT
  • Kontakt / Contact: kosarles@fjfi.cvut.cz

Quarkonium (J/ψ, Υ mesons) production mechanism is not well understood despite years of theoretical and experimental studies. There are 2 basic models of a quarkonium formation, a bound state of heavy quarks QQbar.
In the Color Singlet (CS) model, a QQbar pair is produced directly in a color neutral state and can form a bound state. Such production is associated with a gluon. This gluon may form a hadron or a stream of hadrons (a jet) in a final state. The momentum vectors of both the produced hadron and the quarkonium should be opposite to each other. This case can be investigated by measuring quarkonium-hadron correlations.
On the other hand, a QQbar pair can be produced in a colored state, called Color Octet (CO). This requires neutralization of color by emission of gluons in order to form a color neutral quarkonium. These gluons will be observed as hadrons in a final state, whose momenta are expected to be small.
A large fraction of the quarkonium production cross section is due to the CS state. It is, however, not enough to fully describe the data, so CO contributions are needed. A new calculation involving Color Dipole description of quarkonium production via Color Singlet state can describe the experimental data rather well. Studies of quarkonium-hadron correlations provide a way to test the model. The results may provide an important answer, whether CS model alone is enough to
describe the quarkonium production mechanism.
The aim of this thesis is to focus on experimental aspects of quarkonium-hadron correlation studies. The student will have an opportunity to analyze data from the STAR experiment. This will provide the necessary experience in working with large data sets and modern particle physics detectors.

Literatura:

L. Kosarzewski, in Proc. SPIE - Int. Soc. Opt. Eng., edited by R. S. Romaniuk (2016), p. 100313U.

https://drupal.star.bnl.gov/STAR/files/Upsilon_PWRHIC_LK_2018_1_7.pdf

C. Chao-Hsi, Nucl. Phys. B 172, 425 (1980).

H. Han, Y.-Q. Ma, C. Meng, et al., Phys. Rev. D 94, 014028 (2016).

E. Basso, V. Goncalves, J. Nemchik, R. Pasechnik, and M. Sumbera, in Proc. Eur. Phys. Soc.Conf. High Energy Phys. — PoS(EPS-HEP2015) (Sissa Medialab, Trieste, Italy, 2016), p. 191. https://indico.cern.ch/event/639207/contributions/2623427/attachments/1482625/2300422/Sumbera_STAR_Warsaw2017.pdf

K. H. H. Ackermann, N. Adams, C. Adler, et al., Nucl. Instruments Methods Phys. Res. Sect. A Accel. Spectrometers, Detect. Assoc. Equip. 499, 624 (2003).

http://www.star.bnl.gov/

Studium procesů generace kvarkonií v proton-protonových srážkách pomocí Monte Carlo generátorů

  • Vedoucí práce / Supervisor: doc. Michal Šumbera, CSc., DSc.
  • Pracoviště / Workplace: ÚJF AVČR
  • Kontakt / Contact: sumbera@ujf.cas.cz

Cílem bakalářské práce je seznámení se s mechanismy produkce kvarkonií - vázanych stavů těžkých kvarků c nebo b kvarků s jejich anti-kvarky (mezonů J/ψ a ϒ) v proton-proton srážkách při energiích urychlovačů RHIC a LHC. Student se bude v rámci tohoto tématu zabývat Monte Carlo simulací a následnou analýzou koncových stavů obsahujících kvarkonia pomocí modelů Pythia a Herwig.  Získané výsledky budou v budoucnu použity při popisu experimentálních měření na urychlovačích RHIC (experiment STAR) a LHC (experimenty ALICE, CMS, LHCb).

Literatura:

[1] Bo Anderson: The Lund Model

[2] T. Sjöstrand: Pythia 6.4 Physics and Manual, JHEP 0605 (2006) 026, hep-ph/0603175

[3] T. Sjöstrand et al.: An introduction to Pythia 8.2, Comput.Phys.Commun. 191 (2015) 159,
arXiv:1410.3012

[4] M. Bahr et al.: Herwig++ Physics and Manual, Eur.Phys.J. C58, 639 (2008), arXiv:0803.0883.

[5] R. Brun et al.: ROOT: An object oriented data analysis Framework.

Studium produkce jetů a jejich modifikace v QGP

  • Vedoucí práce / Supervisor: RNDr., Jana Bielčíková, Ph.D.
  • Pracoviště / Workplace: ÚJF AV ČR v.v.i.
  • Kontakt / Contact: jana.bielcikova@ujf.cas.cz
Název anglicky / Title English: Study of jet production and its modification in QGP
 
Osnova / Outline: 

Experimenty na urychlovačích LHC v CERN a RHIC v USA se zabývají studiem vlastností horké a husté jaderné hmoty, která vzniká ve srážkách těžkých jader. Tento stav hmoty, tzv. kvarkové-gluonové plasma (QGP), existoval v našem vesmíru jen pár mikrosekund po velkém třesku. Jety (úzce kolimované spršky částic) představují výborný nástroj, jak studovat vlastnosti této hmoty. Základním způsobem studia vlivu horké a husté hmoty na produkci jetů je měření potlačení výtěžku hadronů s vysokou příčnou hybností a dvoučásticové úhlové korelace. V posledních letech lze díky velkému množství experimentálních dat a novým metodám analýzy provádět také plnou rekonstrukci jetů pomocí jet-vyhledávajících algoritmů. Náplní bakalářské práce bude seznámení se nejnovějšími výsledky produkce jetů na urychlovačích LHC a RHIC, seznámení se s jet-vyhledávajícími algoritmy a jejich aplikace na měřená data z experimentu STAR (RHIC) nebo ALICE (CERN).

Pozn: výhodou je znalost nebo kladný vztah k programování v C/C++

Literatura / reference: 

Yagi, Hatsuda, Miake: Quark-Gluon Plasma, Cambridge, 2005 Cassiari, Salam, Soyez: FastJet manual STAR: Nucl. Instr. and Meth. A, vol 499, iss. 2-3, 2003 STAR: Nuclear Physics A, vol 757, iss. 1-2, pp. 102 - 183, 2005

Jaderná hmota v extremních podmínkách

  • Vedoucí práce / Supervisor: doc. Mgr. Jaroslav Bielčík, Ph.D.
  • Pracoviště / Workplace: KF FJFI
  • Kontakt / Contact: jaroslav.bielcik@fjfi.cvut.cz
Název anglicky / Title English: Nuclear matter in extreme conditions
 
Osnova / Outline: 

1. Kvarkové-gluonové plazma a Big-Bang  2. Experimentální program na LHC a RHIC: ALICE, STAR 3. Experimentální program na Elektron-Ion urychlovači 5. Seznámení se s analýzou experimentálních dat 5. Diskuse a výhled budoucích měření  

Literatura / reference: 

[1] K.Yagi et al., Quark-Gluon Plasma, Cambridge University Press 2005.

[2] Science Requirements and Detector Concepts for the Electron-Ion Collider: EIC Yellow Report, arXiv:2103.05419