Szczegółowy plan zadaniowy Instytutu Fizyki Jądrowej PAN na 2009 r

Szczegółowy plan zadaniowy Instytutu Fizyki Jądrowej PAN na 2011 r.
Temat 1. BADANIA EKSPERYMENTALNE I TEORETYCZNE W ZAKRESIE
FIZYKI I ASTROFIZYKI CZĄSTEK
BADANIA EKSPERYMENTALNE
zadanie 1. Eksperyment ZEUS na akceleratorze HERA w DESY
Badania zderzeń elektronów lub pozytonów z protonami przy energiach ok. 300 GeV
w układzie środka masy.
1. Kontynuacja analizy fizycznej danych uzyskanych w poprzednich latach w eksperymencie
ZEUS, a w szczególności:
 analiza procesów fotoprodukcji mezonów wektorowych;
 analiza procesów produkcji hadronów w głęboko-nieelastycznych oddziaływaniach ep.
zadanie 2. Eksperyment H1 na akceleratorze HERA w DESY
Badania zderzeń elektronów lub pozytonów z protonami.
1. Obsługa eksperymentu: symulacje Monte Carlo na farmie PC w DESY;
2. Analiza końcowych stanów hadronowych:
a) poszukiwanie instantonów w procesach rozpraszania głęboko-nieelastycznego przy
dużych transferach pędu na akceleratorze HERA,
b) badanie procesów rozpraszania głęboko-nieelastycznego przy małych wartościach xBjorkena na akceleratorze HERA,
c) badania asymetrii azymutalnych w końcowych stanach hadronowych przy dużych
wartościach przekazu czeropędu.
zadanie 3. Eksperyment Belle na akceleratorze KEK-B (Japonia)
Badanie rzadkich rozpadów mezonów B.
1. Udział w fazie intensywnej analizy danych Belle.
2. Udział w przygotowaniu do Belle II na SuperKEKB.
3. Rozwój oprogramowania Belle do obliczeń w GRID i rozwój środowiska “Cloud
Computing”.
4. Projektowanie i prototypowanie układów ASIC i detektorów
mozaikowych w
technologiach SOI, DEPFET i 3D , oraz budowa systemów detektora wierzchołka (7. PR
UE ”MC-PAD”)
zadanie 4. Eksperyment promieniowania kosmicznego AUGER
Analiza procesu detekcji wielkich pęków atmosferycznych w Obserwatorium im. Pierre Auger
oraz akwizycja i analiza danych.
zadanie 5. Eksperymenty neutrinowe i poszukiwanie cząstek Ciemnej Materii
Badanie oddziaływań neutrin akceleratorowych, atmosferycznych, słonecznych i z wybuchu
Supernowej, poszukiwanie rozpadu protonu oraz poszukiwanie cząstek Ciemnej Materii.
1.
2.
3.
4.
5.
Udział w eksperymencie neutrinowym ICARUS w Gran Sasso we Włoszech.
Udział w poszukiwaniu cząstek Ciemnej Materii w eksperymencie WARP w Gran Sasso.
Udział w akceleratorowym eksperymencie neutrinowym T2K w Japonii.
Udział w europejskim projekcie LAGUNA (7. PR UE).
Prace dla projektu polskiego, podziemnego laboratorium SUNLAB 1 (Sieroszowice
Underground Laboratory).
1
zadanie 6. Eksperyment ATLAS na akceleratorze LHC w CERN
Kontynuacja prac nad opracowaniem programu fizycznego badań oddziaływań proton-proton
i ciężkich jonów przy energiach LHC. Analiza pierwszych danych doświadczalnych.
1. Rozwój komputerowych symulacji oraz programowych narzędzi i metod analizy
wybranych kanałów reakcji p-p w eksperymencie ATLAS.
2. Rozwój komputerowych symulacji oraz programowych narzędzi i metod analizy
oddziaływań ciężkich jonów oraz ich integracja z oficjalnym systemem komputerowej
analizy danych eksperymentu ATLAS.
3. Prace nad projektami detektorów dla fizyki do przodu na akceleratorze LHC.
4. Analiza pierwszych danych doświadczalnych mająca na celu zrozumienie działania
detektora, testowanie opracowanych pakietów rekonstrukcji oraz uzyskanie i publikacja
wyników fizycznych
5. Udział w obsłudze spektrometru ATLAS w trakcie naświetlań na akceleratorze LHC:
 Obsługa i monitorowanie działania aparatury;
 Kontrola poprawności zapisu i wstępnej analizy danych;
 Monitorowanie jakości danych.
6. Prace inżynieryjne przy modyfikacji, wymianie lub naprawie źle funkcjonujących
elementów aparatury.
7. Udział w pracach badawczo-rozwojowych (R&D) dla eksperymentów przy akceleratorze
Super-LHC.
8. Rozwój infrastruktury komputerowej typu Grid dla eksperymentów na akceleratorze LHC
w CERN (w szczególności dla zastosowań w czasie rzeczywistym) w tym rozbudowa
gridowego klastra komputerowego poziomu Tier-3 w IFJ PAN.
zadanie 7. Eksperyment LHC-b na akceleratorze LHC w CERN
Przygotowanie badań nad niezachowaniem parzystości kombinowanej CP, a także niektórych
rzadkich rozpadów mezonów B.
1. Udział w obsłudze eksperymentu LHCb w trakcie zbierania danych.
2. Rozwój oprogramowania i analiza danych doświadczalnych.
3. Rozwój algorytmów systemu wyzwalania.
4. Rozbudowa lokalnej infrastruktury obliczeniowej i rozwój narzędzi do analizy danych
eksperymentalnych w systemach rozproszonych typu Grid
zadanie 8. Eksperyment SuperB (LNF Frascati, Włochy)
Przygotowanie badań nad fizyką ciężkich zapachów
1. Udział w symulacjach fizycznych dotyczących optymalizacji parametrów detektora
SuperB
zadanie 9. Projekt i budowa detektora dla liniowego zderzacza elektronów
Prace nad przygotowaniem projektu detektora do pomiaru świetlności (LumiCal) dla
przyszłego liniowego akceleratora ILC.
 Udział w technicznych projektach prototypowych detektorów. (7. PR UE AIDA)
zadanie 10. Badania w zakresie astronomii gamma
Udział w eksperymencie HESS (High Energy Stereoscopic System) oraz w fazie projektowej
obserwatorium CTA (Cherenkov Telescope Array).
2
BADANIA TEORETYCZNE
zadanie 11. Teoria i fenomenologia oddziaływań fundamentalnych z uwzględnieniem
eksperymentów fizyki cząstek elementarnych
1. Obliczenia teoretyczne i symulacje stochastyczne dla potrzeb dzialających i planowanych
eksperymentów prowadzonych przy akceleratorach cząstek (LHC, HERA, fabryki B, ILC,
CLIC i inne). (6. PR UE HEPTOOLS, 6. PR FLAVIAnet).
2. Prace nad kwantową teorią pola oraz fizyką modelu standardowego i jego uogólnieniami.
zadanie 12. Astrofizyczne i kosmologiczne aspekty fizyki cząstek
1. Gęsta materia w gwiazdach neutronowych, najwcześniejsze obiekty we Wszechświecie,
promienie kosmiczne wysokich energii, ciemna materia w galaktykach, źródła fal
grawitacyjnych, oddziaływania grawitacyjne relatywistycznych cząstek.
zadanie 13. Podstawy i uogólnienia mechaniki kwantowej
1. Metody algebraiczne fizyki kwantowej. Analiza własności kombinatorycznego
sformułowania rachunku operatorowego w mechanice kwantowej (współpraca z
Uniwersytetami Paris VI, XIII oraz z ośrodkiem INRIA w Rocquencourt, Francja).
Temat 2. BADANIA EKSPERYMENTALNE I TEORETYCZNE W ZAKRESIE
FIZYKI JĄDROWEJ I ODDZIAŁYWAŃ SILNYCH
BADANIA EKSPERYMENTALNE
Badanie oddziaływań jądrowych w obszarze niskich i pośrednich energii
zadanie 1. Mechanizm reakcji jądrowych i produkcja mezonów w zderzeniach
hadronów
Badanie mechanizmu reakcji jądrowych
1. Badanie mechanizmu reakcji w zderzeniach ciężkich jonów:
2.1 analiza danych z eksperymentów ciężkojonowych (eksperymenty: INDRA w GSI,
FAZA w ZIBJ, Dubna, ALADIN w GSI, CHIMERA w Catanii);
2.2 badanie procesu multifragmentacji jąder atomowych;
2.3 badanie reakcji spalacji tarcz C, N, O, Fe, Au, Hg wywołanej protonami (analiza
danych z eksperymentu PISA w FZ Jülich);
2.4 badanie reakcji spalacji wiązek Si, U, Ta, Pb na tarczy protonowej (eksperyment
SPALADIN w GSI, Darmstadt);
2.5 badanie zależności energii symetrii od gęstości w reakcjach Au+Au, Ru+Ru, Zr+Zr
przy energii 400 AMeV (współpraca ASY-EOS w GSI, Darmstadt);
2. Badanie struktury jądra i mechanizmu reakcji w zderzeniach lekkich jąder z powłoki p:
2.1 procesy wielostopniowej wymiany klastrów w reakcjach na lekkich jądrach, badanie
zależności energetycznej oddziaływań jądrowych, badanie procesów wymiany
ładunkowej (eksperymenty na cyklotronie ŚLCJ w Warszawie);
2.2 badania mechanizmów reakcji jądrowych przy pośrednich energiach oraz struktur
egzotycznych jąder (eksperyment COMBAS w ZIBJ);
2.3 eksperymentalne badanie widm egzotycznych lekkich jąder;
2.4 rozwój aparatury, konstrukcja detektorów promieniowania jonizującego i
przygotowanie oprogramowania do analizy eksperymentów.
3
Badanie produkcji mezonów w zderzeniach hadronów i jąder
3. Produkcja mezonów w zderzeniach elementarnych; badania rozpadów  i ’ (współpraca
WASA@COSY w FZ Jülich).
4. Produkcja mezonów w zderzeniach z jądrami atomowymi; pomiary poświęcone strukturze
i oddziaływaniu mezonów (eksperyment GEM oraz eksperyment ANKE na akceleratorze
COSY w FZ Jülich; współpraca z IF UJ).
5. Poszukiwanie efektów łamania symetrii odwrócenia czasu w rozpadzie swobodnych
neutronów (współpraca w Instytucie Paula Scherrera PSI).
6. Produkcja mezonów w anihilacji proton-antyproton i ekskluzywna produkcja w reakcjach
proton antyproton → proton antyproton mezon (eksperyment PANDA w GSI na przyszłym
akceleratorze FAIR).
Prace aparaturowe
7. Projektowanie i testowanie prototypu detektora TPC w ramach projektu R3B@FAIR.
8. Przystosowanie detektora FWD do eksperymentu w ASY-EOS.
zadanie 2. Ewolucja własności jąder w funkcji temperatury, spinu i izospinu
1. Analiza złożonych wzbudzeń wielocząstkowych w ramach modelu powłokowego na
208
podstawie eksperymentalnych badań wysokospinowych stanów w jądrach z obszaru Pb
niedostępnych w procesach syntezy jądrowej (współpraca z Argonne National
Laboratory).
48
2. Badanie struktur yrastowych w jądrach neutrono-nadmiarowych z okolicy Ca z
wykorzystaniem głęboko nieelastycznych zderzeń ciężkich jonów i z użyciem
komplementarnych technik spektroskopii z cienką i grubą tarczą (współpraca z INFN
Padova/Legnaro, z Argonne National Laboratory, a także z University of Maryland).
3. Identyfikacja stanów yrastowych w jądrach bogatych w neutrony z okolic
64
68
Ni,
76
produkowanych w reakcjach głęboko nieelastycznego rozpraszania wiązek Ni oraz Ge
238
na tarczy U (eksperyment we wspołpracy z University of Maryland i Argonne National
Laboratory).
4. Badanie rozpadów beta dla egzotycznych jąder neutrono-nadmiarowych z obszaru
76
5.
6.
7.
8.
9.
48
Ca
produkowanych w procesach fragmentacji relatywistycznych jąder Ge (współpraca z
NSCL, Michigan State University i Argonne National Laboratory).
Spektroskopowe badania bogatych w neutrony jąder z obszaru liczb atomowych 28 ≤ Z ≤
32 przy użyciu wiązek radioaktywnych galu i germanu (współpraca z Oak Ridge National
Laboratory).
Struktura egzotycznych jąder atomowych badana z użyciem relatywistycznych wiązek w
GSI jak i wiązek radioaktywnych w GANIL (współpraca z GSI, GANIL, IPN Orsay i
Uniwersytetem w Mediolanie).
Własności gorących jąder atomowych z różnych obszarów masowych badane za pomocą
rozpadu gamma gigantycznych rezonansów i emitowanych cząstek naładowanych
(współpraca z INFN i Uniwersytetem w Mediolanie, LNL Legnaro oraz IPHC Strasburg).
Teoretyczne przewidywania egzotycznych kształtów jąder w różnych obszarach
masowych oraz ich eksperymentalna weryfikacja (współpraca z IPHC Strasbourg).
Spektroskopia jąder neutronodeficytowych o masie A ~ 200 oraz jąder transfermowych
wytwarzanych w reakcjach syntezy w eksperymentach z wyborem jąder odrzutu
(współpraca z GANIL i Jyvaskyla).
4
10. Statystyczna analiza zdolności przewidywania w modelach jądrowych; badanie
skuteczności oddziaływań modelu powłokowego otrzymanych z potencjałów nukleonnukleon bez żadnych dodatkowych parametrów; (współpraca z IPHC Strasbourg, NSCL
Michigan State University).
11. Spektroskowe badania jąder z N~Z w okolicach masy A=70 przy użyciu krakowskiego
detektora do detekcji jąder odrzutu RFD (współpraca z INFN Legnaro/Padwa).
12. Wzbudzenia kulombowskie kolektywnych stanów w radioaktywnych jadrach o wysokim
spinie (współpraca z INFN Legnaro/Padwa).
Zadanie 3. Prace badawczo-rozwojowe nowych technik detekcji dla fizyki jądrowej
1. Rozwój komputerowych symulacji oraz projektowanie układu detekcyjnego PARIS oraz
detektora jąder odrzutu dla eksperymentów na wiązkach radioaktywnych SPIRAL2 i
FAIR; jak i na wiązkach stabilnych (7. PR UE SP2PP, oraz współpraca z GSI, GANIL,
IPN Orsay i LNL Legnaro).
2. Prototypowanie elektroniki odczytu dla nowych detektorów scyntylacyjnych (LaBr3) oraz
detektorów diamentowych czułych na pozycje (współpraca z GSI, GANIL, Uniwersytetem
w Mediolanie, Uniwersytetem w Huelvie i Uniwersytetem w Valencii).
3. Projektowanie, budowa i testy elektroniki typu ASIC dla cyfrowego przetwarzanie
sygnałów odczytanych z pozycjo-czułych detektorów krzemowych.
4. Budowa i testowanie Systemów Detektorów Krzemowych z elektroniką odczytu XYTER
dla przyszłych eksperymentów NUSTAR, PANDA i CBM planowanych na akceleratorze
FAIR oraz dla eksperymentów na akceleratorze SPIRAL2.
5. Projektowanie stanowiska pomiarowego dla eksperymentów jądrowych na nowym
cyklotronie protonowym (230-250 MeV) w Krakowie (współpraca z IPN Orsay, INFN,
Uniwersytetem w Mediolanie i LNL Legnaro i GSI Darmstadt).
6. Opracowanie metody identyfikacji cząstek przy pomocy pomiary dE/dx w
wielowarstwowym detektorze słomkowym. Projekt i wykonanie elektroniki odczytu
opartej na urządzeniu XYTER dla przyszłego eksperymentu PANDA na akceleratorze
FAIR.
Badanie oddziaływań jądrowych w obszarze wysokich energii
zadanie 4. Oddziaływania relatywistycznych jonów przy energiach SPS i LHC eksperymenty NA49 i ALICE
1. Eksperyment NA49 na akceleratorze SPS w CERN
 Poszukiwanie plazmy kwarkowo-gluonowej w zderzeniach relatywistycznych jąder w
zakresie energii od 20 do 158 GeV/nukleon i badanie zderzeń hadronów z protonami i
jądrami przy podobnych energiach. Kontynuacja analizy danych.
2. Eksperyment ALICE na akceleratorze LHC w CERN
 Zbieranie danych w eksperymencie ALICE.
 Analiza oddziaływań protonów i jąder atomowych przy energiach LHC.
zadanie 5. Eksperyment PHOBOS na akceleratorze RHIC w BNL
Badania oddziaływań ciężkich jonów w zakresie energii od 19.6 do 200 GeV w układzie
środka masy nukleon-nukleon. Kontynuacja analizy danych doświadczalnych (współpraca z
Massachusetts Institute of Technology).
5
BADANIA TEORETYCZNE
zadanie 6. Badanie struktury i dynamiki układów wielu ciał
1. Model powłokowy ze sprzężeniem do kontinuum: zastosowania do opisu struktury jądra
i reakcji jądrowych (we współpracy z GANIL).
2. Efekty partonowe i niepartonowe w zderzeniach *p i -.
3. Badanie mechanizmów produkcji cząstek w zderzeniach elementarnych hadronów
i w zderzeniach nukleon – jądro atomowe.
4. Badanie atomów i molekuł egzotycznych, katalizowanej syntezy jądrowej oraz produkcji
ultrachłodnych neutronów.
5. Ekskluzywna produkcja mezonów lub par mezonów w zderzeniach proton-proton.
6. Produkcja mezonów, cząstek elementarnych oraz par leptonów i mezonów w zderzeniach
ultrarelatywistycznych ciężkich jonów.
7. Procesy stochastyczne, dyfuzja i zjawiska nieliniowe.
8. Badania własności plazmy kwarkowo-gluonowej.
zadanie 7. Badania teoretyczne struktury materii w powiązaniu z obecnymi i przyszłymi
eksperymentami
1. Teoria kwarków, słabe i silne oddziaływania.
2. Spektroskopia hadronów, ich wzajemne oddziaływania i rozpady.
3. Chromodynamika kwantowa w opisie procesów wysokoenergetycznych. Funkcje
struktury, efekty saturacyjne, procesy dyfrakcyjne.
4. Własności i dynamika gęstej materii w zderzeniach relatywistycznych ciężkich jonów.
5. Struktura i wzbudzenia dużych układów kwantowych, oddziaływanie silnych pól z
materią.
6. Nieliniowe równania teorii pola.
(współpraca z ZIBJ Dubna, Uniwersytetem w Hamburgu i DESY, z Uniwersytetem
w Grenadzie, z Uniwersytetem w Coimbrze, z Uniwersytetem w Bańskiej Bystrzycy, z LPNHE
Uniwersytetu P. i M. Curie w Paryżu, w ramach umowy z IN2P3).
Temat 3. BADANIA FAZY SKONDENSOWANEJ MATERII
zadanie 1. Prace nad poznaniem struktury i dynamiki fazy skondensowanej materii
(kryształy molekularne, ciekłe kryształy, magnetyki, itp.) z wykorzystaniem metod
rozpraszania neutronów i metod komplementarnych
1. Badanie polimorfizmu i dynamiki w substancjach organicznych o różnym stopniu
uporządkowania (we współpracy z Laboratorium Fizyki Neutronowej im. Franka w ZIBJ
w Dubnej, Rosja).
2. Modele struktury i dynamiki układów z powierzchniami i złączami oraz układów
niskowymiarowych.
3. Badanie własności magnetycznych spineli, ferrytów i związków międzymetalicznych.
4. Badanie własności magnetycznych i relaksacji spinowych materiałów molekularnych oraz
nanocząstek i ferrocieczy.
5. Kwantowo-mechaniczne obliczenia własności materiałów i nanomateriałów.
6. Badanie dynamiki i zjawisk krytycznych w funkcjonalnych materiałach ferroicznych i
multiferroicznych.
7. Wpływ wodoru na własności fizyczne związków międzymetalicznych.
6
zadanie 2. Badania fazy skondensowanej metodami spektroskopii jądrowej; anihilacja
pozytonów
1. Pomiary objętości swobodnych w materiałach molekularnych metodą anihilacji
pozytonów w polimerach.
2. Badania warstwy wierzchniej w metalach i stopach powstałej wskutek tarcia i ścierania
metodą anihilacji pozytonów.
3. Pomiary i symulacje profili implantacji pozytonów.
zadanie 3. Metody magnetycznego rezonansu jądrowego w badaniach struktury ciał
stałych i dynamiki molekularnej
1. Badanie dynamiki rotacyjnej jonów amonowych w celu określenia struktury krystalicznej
i przejść fazowych (współpraca z Uniwersity of Turku, Finlandia).
2. Badanie dynamiki translacyjno-rotacyjnej molekuł w w ważnych technologicznie
nanomateriałach, np. w zeolitach.
3. Badanie struktury syntetycznych katalizatorów i szkieł boranowo-fosforanowych metodą
MAS-MRJ na jądrach 29Si, 27Al, 31P, 11B oraz 51V.
zadanie 4. Badania komputerowe struktury i dynamiki materiałów krystalicznych
i nanomateriałów
 Wyliczenie struktury krystalicznej i elektronowej, własności mechanicznych
i termodynamicznych, dynamiki sieci, stabilności faz kryształów, zdefektowanych
materiałów krystalicznych, powierzchni, wielowarstw i nanostruktur metodami ab initio
tj. badanie materiałów istotnych dla nanotechnologii (6. PR UE c2c).
Temat 4. BADANIA INTRDYSCYPLINARNE I STOSOWANE. METODY
JĄDROWE W GEOFIZYCE, RADIOCHEMII, MEDYCYNIE, BIOLOGII ORAZ
OCHRONIE ŚRODOWISKA I BADANIACH MATERIAŁOWYCH
zadanie 1. Interdyscyplinarne aspekty fizyki układów złożonych
1. Identyfikacja uniwersalnych charakterystyk złożoności :
- multifraktalne procesy stochastyczne
- teoria sieci złożonych
- specyfika rozkładów fluktuacji w systemach złożonych
- zjawiska krytyczne i efekty synchronizacji w dynamice finansów
- zagadnienia lingwistyki ilościowej
2. Dynamika nieliniowa i chaos klasyczny.
zadanie 2. Badania eksperymentalne, teoretyczne i numeryczne oddziaływania
promieniowania jądrowego z różnymi ośrodkami
1. Neutronowe strumienie impulsowe w ośrodkach skończonych (włączając niejednorodne)
(współpraca: IFPiLM Warszawa).
2. Rozwój metod pomiarowych i interpretacyjnych dla jądrowej geofizyki otworowej
(współpraca: WGGiOŚ AGH Kraków).
zadanie 3. Metody detekcji neutronów dla diagnostyki plazmy D-D i D-T pod kątem
badań dla programu ITER (realizacji zadań w projekcie Asocjacja EURATOM)
1. Detekcja neutronów opóźnionych z aktywacji materiałów rozszczepialnych w polu
neutronowym wytwarzanym przez duże układy termojądrowe (współpraca: Asocjacja
EURATOM-IFPiLM, Warszawa; Asocjacja EURATOM-IPP, Greifswald, Niemcy; EFDAJET, Culham, Anglia).
7
2. Detektory diamentowe w pomiarach neutronowych i cząstek alfa z emisji w plazmie
termojądrowej (współpraca: Asocjacja EURATOM-IFPiLM, Warszawa; EFDA, Niemcy).
3. Modelowanie plazmy jako dynamicznego źródła promieniowania neutronowego w
układach typu tokamak (współpraca: Asocjacja EURATOM-IFPiLM, Warszawa;
Asocjacja EURATOM-IPP, Garching, Niemcy).
zadanie 4. Opracowywanie metod radiochemicznych dla badań podstawowych
i środowiskowych
1. Synteza i zastosowanie sorbentów kompozytowych na bazie trudnorozpuszczalnych
heksacyjanożelazianów
dwuwartościowych
metali
przejściowych
oraz
ich
odpowiedników
kompozytowych z elementami magnetycznymi do selektywnego
wydzielania rozdzielania lżejszych homologów pierwiastków transaktynowcowych.
2. Przeprowadzenie pilotażowych badań na układach modelowych, związanych z
opracowaniem warunków sorpcji i desorpcji niektórych izotopów np. Tc95 czy J125 na
sorbentach kompozytowych zawierających minerały ilaste. Prace te będą prowadzone w
aspekcie rozwoju
energetyki jądrowej w Polsce i gospodarki odpadami
radioaktywnymi. W szczególności prace dotyczyć będą zagadnienia mobilności
długożyciowych radionuklidów ewentualnie wyciekających ze składowiska (nowe
zadanie).
zadanie 5. Biologia radiacyjna i środowiskowa; retrospektywna dozymetria biologiczna
ekspozycji
radiacyjnych i środowiskowych
- badanie wrażliwości osobniczej
i wydajności naprawy DNA
Zastosowanie promieniowania do badania zróżnicowania podatności osobniczej.
1. Badania uszkodzeń DNA i chromosomów w funkcji ekspozycji środowiskowej,
zawodowej lub wypadkowej.
2. Badania fenotypowego zróżnicowania osobniczego w podatności na indukcję
radiacyjnych uszkodzeń DNA oraz w wydajności komórkowych procesów naprawy
u osób zdrowych lub potencjalnych pacjentów radioterapii (w tym terapii izotopem 131I)
w chorobie nowotworowej przed podjęciem leczenia:
 badania wpływu endogennych lub egzogennych czynników środowiskowych na
wydajność procesu naprawy radiacyjnych uszkodzeń DNA,
 badania wpływu zróżnicowania polimorficznego na wydajność naprawy
radiacyjnych uszkodzeń DNA.
3. Badania mechanizmów interakcji pomiędzy promieniowaniem jonizującym i innymi
czynnikami egzogennymi.
4. Badania wpływu czynników zewnętrznych (fizycznych i biologicznych) na parametry
i jakość obrazu w automatycznym wyszukiwaniu metafaz dla potrzeb retrospektywnej
dozymetrii biologicznej.
5. Bioidykacja terenów o podniesionym potencjale radiologicznym.
zadanie 6. Obrazowanie i zlokalizowana spektroskopia magnetycznego rezonansu
w badaniach biomedycznych
1. Badanie struktury i procesów fizjologicznych tkanek i narządów w stanach normalnych
lub patologicznych metodami MRI/MRS (współpraca z Institute for Biodiagnostics
(West), National Research Council, Calgary, Canada, Śląskim Uniwersytetem Medycznym
w Katowicach, Akademią Wychowania Fizycznego w Krakowie, Katedrą Farmakologii
Collegium Medicum UJ, Wydziałem Chemii UJ).
8
2. Zastosowanie obrazowania MR do badania procesów uwalniania substancji czynnych
leków w układach modelowych (współpraca z Katedrą Farmacji Collegium Medicum UJ
w Krakowie, Institute for Biodiagnostics NRC, Winnipeg, Canada, University of Toronto,
Toronto, Canada).
3. Rozwój technologii obrazowania tensora dyfuzji (współpraca z Wojskową Akademią
Techniczną w Warszawie)
4. Rozwój metod i oprzyrządowania do obrazowania i spektroskopii zlokalizowanej MR (we
współpracy z Institute for Biodiagnostics National Reaearch Council, Winnipeg, Kanada).
zadanie 7. Badanie zmienności układów biologicznych i środowiskowych oraz innych
układów złożonych
1. Pomiar zawartości pierwiastków śladowych w próbkach biologicznych, medycznych
i środowiskowych oraz określenie wpływu metali ciężkich na procesy fizjologiczne
metodami PIXE i PIGE z użyciem wiązek jonów z akceleratora typu Van de Graaffa oraz
promieniowania rentgenowskiego.
2. Pomiar składu pierwiastkowego, oznaczanie stopnia utlenienia fosforu, siarki i metali z III
grupy oraz określenie lokalnej struktury wokół atomu centralnego w materiałach
biomedycznych, w oparciu o metody wykorzystujące promieniowanie synchrotronowe
oraz techniki spektroskopii wibracyjnej (współpraca z HASYLAB, Hamburg i LNF
Frascati, PSI, NSLS).
3. Badanie własności mechanicznych (elastyczność, adhezja) układów biologicznych z
użyciem mikroskopu sił atomowych (AFM) (współpraca z Politechniką w Lozannie, 7.
PR UE SMW).
4. Zastosowanie mikrowiązki promieniowania X oraz mikrowiązki jonowej pojedynczych
jonów do badań uszkodzeń radiacyjnych komórki, procesów ich naprawy oraz dróg
sygnalizacji międzykomórkowej.
5. Rozbudowa traktu pomiarowego dla mikrotomografii i analiz TRXRF oraz naświetlań
komórek w oparciu o mikrowiązkę promieniowania rentgenowskiego.
6. Obrazowanie mikrostruktur w układach złożonych metodami komplementarnymi.
zadanie 8. Rozwój i zastosowanie metod pomiaru substancji śladowych dla zagadnień
fizyki środowiska, hydrogeologii i medycyny
1. Pomiary stężeń związków chlorowcowych CFC , SF6 oraz wodoru w obszarze aglomeracji
krakowskiej i analiza wpływu cyrkulacji meteorologicznych powietrza na lokalne
i globalne stężenie tych związków.
2. Opracowanie chromatograficznej metody pomiaru stężenia gazów szlachetnych w wodzie
w zakresie stężeń istotnych dla badań hydrogeologicznych.
3. Opracowanie metody pomiaru śladowych ilości lotnych substancji organicznych
w wydychanym powietrzu w oparciu o technikę GC/MS.
zadanie 9. Badanie stężeń pierwiastków promieniotwórczych w środowisku i w
próbkach materiałowych
1. Rozwój metodyki badań skażeń promieniotwórczych środowiska:
 doskonalenie metod wydzielania pierwiastków promieniotwórczych i preparatyki źródeł dla
potrzeb monitoringu emiterów alfa i beta w środowisku naturalnym. Prace nad
powiązaniem procedur do oznaczeń 63Ni
 wykorzystanie spektrometrii masowej w pomiarach radioaktywności środowiska
(współpraca z ING PAN oraz z Wydziałem Chemii UJ).
9
 wykorzystanie pomiarów spektrometrycznych stężeń emiterów alfa, beta i gamma w
badaniach środowiska i w badaniach czystości radiologicznej próbek materiałowych;
(Laboratorium Akredytowane na pomiary gamma spektrometryczne)
 opracowanie techniki pomiaru zawartości substancji gamma-promieniotwórczych
licznikiem całego ciała.
2. Zastosowanie nowo opracowywanych kompozytowych sorbentów z elementami
magnetycznymi do badań mechanizmu sorpcji i desorpcji cezu z próbek środowiskowych
oraz pomiary stężeń izotopów promieniotwórczych 137Cs, 40K, 210Po i 210Pb i niektórych
metali ciężkich (Pb, Cr, Zn i Cd) w próbkach środowiskowych:
 badanie wieku osadów dennych Zbiornika Dobczyckiego metodą pomiaru izotopów
radioaktywnych
 badanie zawartości 137Cs i 40K oraz wybranych metali ciężkich w próbkach gleby,
osadów dennych stawów tatrzańskich (Staw Smreczyński) i roślin, pobranych na
terenie Tatr polskich i słowackich (współpraca z TPN i TANAP) oraz na terenie Karpat
Fliszowych (teren Babiogórskiego Parku Narodowego, Beskidu Nowosądeckiego i
Beskidu Niskiego)
3. Przygotowanie pełnej dokumentacji z prac prowadzonych na terenie Tatr do Atlasu
Tatrzańskiego.
4. Badanie radonu i jego pochodnych w różnych komponentach środowiska, doskonalenie
technik pomiarowych (współpraca z Jožef Stefan Institute, Ljubljana, Slovenia, National
Radiation Protection Institute, Chiba, Japan, H.N.B. Garhwal University, Indie).
5. Badanie procesu transportu radonu w warunkach laboratoryjnych.
6. Pomiary stężeń izotopów promieniotwórczych w próbkach środowiskowych.
zadanie 10. Dozymetria termoluminescencyjna w medycynie i ochronie przed
promieniowaniem
1. Opracowanie detektorów luminescencyjnych i metod dozymetrycznych do pomiarów
dawek w medycynie i ochronie przed promieniowaniem.
2. Zastosowanie detektorów termoluminescencyjnych (TL) w dozymetrii mieszanych pól
promieniowania, w tym promieniowania kosmicznego (projekt projekt DOSIS
Europejskiej Agencji Kosmicznej, 7. PR HAMLET).
Ochrona radiologiczna
1. Kontynuacja prowadzenia rutynowej ochrony radiologicznej pracowników IFJ.
2. Prowadzenie akredytowanych pomiarów przez Laboratorium Wzorcowania Przyrządów
Dozymetrycznych.
3. Prowadzenie akredytowanych pomiarów przez Laboratorium Dozymetrii Indywidualnej
i Środowiskowej.
zadanie 11. Inżynieria cienkich warstw, powłok i nanomateriałów
1. Modyfikacja
struktury
nanomateriałów
o
prostopadłej
anizotropii
magnetycznej poprzez domieszkowanie i obróbkę termiczną. (współpraca z
Uniwersytetem w Chemnitz oraz z Uniwersytetem w Sumach, Ukraina).
2. Nanostrukturyzacja magnetycznych układów cienkowarstwowych wiązkami jonowymi,
wiązką lasera oraz metodami chemicznymi.
3. Mikrostuktura powłok, warstw gradientowych oraz cienkich warstw formowanych
metodami jonowymi i plazmowymi. (Centrum Doskonałości IONMED).
4. Spektroskopowe metody jądrowe w badaniach nanomateriałów, stopów i związków
międzymetalicznych (współpraca z Uniwersytetem w Mińsku, Białoruś).
10
zadanie 12. Ocena zagrożenia wtórnymi nowotworami w radioterapii protonowej
 optymalizacja konfiguracji elementów formowania wiązki na stanowisku radioterapii
prace modelowe oraz dozymetria wiązki protonowej;
 minimalizacja dawki na całe ciało pacjenta, pochodzącej od promieniowania
rozproszonego i generowanego na elementach formowania i monitorowania wiązki;
 pomiary dawek od promieniowania rozproszonego z wykorzystaniem fantomu
antropomorficznego
zadanie 13. Uruchomienie stanowiska radioterapii oraz wdrożenie i prowadzenie
radioterapii protonowej nowotworów oka
 optymalizacja procesu prowadzenia radioterapii protonowej nowotworów oka;
 doskonalenie metod pomiaru parametrów wiązki protonowej w zastosowaniach
klinicznych;
 wdrożenie nowych metod kontroli dawki i poprawa precyzji pomiaru dawki na
stanowisku radioterapii;
 doskonalenie metod planowania radioterapii protonowej nowotworów oka;
 uczestniczenie zespołu IFJ PAN w prowadzeniu radioterapii protonowej nowotworów
oka.
Temat 5. PRACE APARATUROWE I METODYCZNE
zadanie 1. Budowa detektorów i infrastruktury badawczej dla eksperymentów fizyki i
nauk pokrewnych
 Udział w pracach inżynieryjno-technicznych przy montażu stellaratora W-7X
w Greifswald, Niemcy.
 Wykonanie elementów oprzyrządowania do diagnozowania stanu plazmy w stellaratorze
W7-X w Greifswald.
 Udział w pracach inżynieryjno-technicznych przy budowie lasera X-FEL w Hamburgu.
 Udział w pracach inżynieryjno-technicznych w trakcie eksploatacji eksperymentu ATLAS
oraz w jego przyszłych modyfikacjach, CERN, Szwajcaria.
 Udział w pracach inspekcyjnych i elektrycznych w trakcie modyfikacji akceleratora LHC,
CERN, Szwajcaria.
 Modernizacja sprzętu pomiarowego w ramach przygotowania do modyfikacji akceleratora
LHC, CERN, Szwajcaria (nowe zadanie).
 Udział w pracach inżynieryjno-technicznych dla terapii hadronowej.
 Udział w pracach inżynieryjno-technicznych dla teleskopów Czerenkova w ramach
polskiego konsorcjum projektu ”Cherenkov Teleskope Array”.
 Udział w pracach projektowych i inżynieryjno-technicznych dla detektora LumiCal
w ramach kolaboracji FCAL.
 Udział w pracach inżynieryjno-technicznych przy modyfikacji krzemowego detektora
wierzchołka w eksperymencie Belle II.
Kompozyty węglowe o specjalnych własnościach
 Dobieranie technologii, badanie wybranych własności (w szczególności przewodności
cieplnej) oraz wykonywanie elementów z kompozytów węgiel-węgiel pod kątem
zastosowań w fizyce wysokich energii i innych dziedzinach np. medycynie.
11
zadanie 2. Modernizacja i eksploatacja cyklotronu AIC-144 dla potrzeb terapii
hadronowej
1. Poprawa struktury pola magnetycznego i systemu wysokiej częstotliwości dla
podwyższenia wartości maksymalnej energii i natężenia prądu wiązki protonów
(współpraca z ZIBJ, Dubna).
2. Rozwój systemu diagnostyki i monitoringu wiązki terapeutycznej (współpraca z ZIBJ,
Dubna).
3. Optymalizacja transportu i stabilności wiązek na stanowisku terapeutycznym.
4. Modernizacja rozdzielni energetycznej w budynku cyklotronu, wymiana zasilaczy cewek
koncentrycznych w systemie magnetycznym cyklotronu AIC-144.
5. Modernizacja systemu chłodzenia cyklotronu.
zadanie 3. Opracowanie systemu rozpraszania wiązki dla stanowiska protonoterapii oka
przy nowym cyklotronie w Narodowym Centrum Radioterapii Hadronowej Centrum
Cyklotronowe Bronowice
zadanie 4. Kontynuacja prac nad zastosowaniem metod uzdatniania i filtracji wody w
polu magnetycznym dla poprawy jakości wody pitnej i technologicznej
1. Badania nad wykorzystaniem pola magnetycznego do wspomagania procesów
odżelaziania wody.
2. Badania porównawcze szybkości korozji stali w instalacji laboratoryjnej w wodzie
uzdatnionej i nieuzdatnionej polem magnetycznym.
Zadanie 5. Rozwój metod izotopowych dla celów medycyny nuklearnej i analityki
chemicznej z wykorzystaniem cyklotronu AIC-144 (zadanie nowe)
1. Opracowanie metod otrzymywania i wydzielania radionuklidow dla tomografii PET i
SPECT
 Prace nad otrzymywaniem 66Ga
2. Pilotażowe prace metodyczne dla protonowej analizy aktywacyjnej próbek biologicznych
i środowiskowych.
Zadanie . Badania i rozwój akceleratorów i technik towarzyszących (dodane 17.02.2011)
– (7. PR UE TIARA)
1. Organizacja i zarządzanie wielkimi instalacjami akceleratorowymi oraz rozproszoną
europejską infrastrukturą dla testów nowych technik akceleratorowych.
2. Dokumentacja istniejących instalacji dla badań i rozwoju technik akceleratorowych
dla włączenia ich we wspólną europejską infrastrukturę badawczą oraz projektowanie
rozwoju takiej infrastruktury.
3. Prace nad spójnym, obszernym programem badań i rozwoju technik akceleratorowych
w Europie
4. Opracowanie zasad organizacji i rozwoju edukacji i popularyzacji w zakresie fizyki i
techniki akceleracji.
5. Prace związane z rozwojem zderzaczy typu SuperB, technikami akceleracji przy
wysokich gradientach.
6. Prace przygotowawcze dla projektów europejskich z listy ESFRI (ESS, Spiral2,
Eurisol)
12
Temat 6. PROWADZENIE MIĘDZYNARODOWEGO STUDIUM
DOKTORANCKIEGO
zadanie 1. Prowadzenie Międzynarodowego Studium Doktoranckiego (MSD)
Doktoranci w IFJ PAN uczestniczą w programach badawczych realizowanych w Instytucie.
Prowadzone przez nich badania stanowią ważną część tych programów, a ich rezultaty,
przedstawiane jako rozprawy doktorskie, są istotne dla znalezienia i przedstawienia
całościowych rozwiązań.
MSD prowadzone jest we współpracy z Politechniką Krakowską im. T. Kosciuszki i
Uniwersytetem Rzeszowskim na podstawie dwustronnych porozumień o wspólnym
kształceniu doktorantów w zakresie fizyki.
Temat 7. DZIAŁALNOŚĆ WSPOMAGAJĄCA ZADANIA BADAWCZE
zadanie 1. Rozwój sieci lokalnej LAN oraz współpraca z akademicką siecią MAN
1. Rozwój szybkiej transmisji danych oraz utrzymanie systemów operacyjnych w klastrach
komputerów i stacjach roboczych w IFJ PAN.
2. Zakupy oprogramowania, zapewnienie
bezpieczeństwa i integralności sieci
komputerowej.
zadanie 2. Organizacja konferencji, wystaw oraz popularyzacja nauki
 Planowana jest organizacja 10 konferencji międzynarodowych i 2 krajowych oraz kilku
innych spotkań naukowych.
 Pracownicy Instytutu uczestniczyć będą w wyjazdowych spotkaniach komitetów
programowych i doradczych.
 W Instytucie będą przyjmowani praktykanci ze szkół średnich oraz wyższych,
prowadzone będą prace magisterskie studentów uczelni krakowskich.
 Instytut w ciągu całego roku będzie przyjmował w swoich laboratoriach zorganizowane
wycieczki młodzieży szkolnej i akademickiej.
 Instytut uczestniczyć będzie w organizacji Festiwalu Nauki w Krakowie, Nocy
Naukowców, Jarmarku Fizyki i w innych inicjatywach popularyzatorskich i
promocyjnych.
 Działalność wydawnicza – wydanie Raportów IFJ PAN a także wydawanie materiałów
reklamowych.
 Wnoszone będą opłaty związane z patentowaniem wynalazków.
zadanie 3. Biblioteka IFJ PAN i elektroniczne czasopisma i bazy danych
 Instytut przystąpił do kilku konsorcjów jednostek koordynowanych przez ICM
Uniwersytetu Warszawskiego. W ramach Biblioteki Wirtualnej Instytut posiada dostęp do
Elsevier (ScienceDirect), Springer, oraz do konsorcjum SCI-Ex
 Wnoszone będą opłaty roczne na dostęp sieciowy do baz czasopism. AIP/APS
 Wzbogacone będą zasoby biblioteki o nowe pozycje książek i prenumerowanych
naukowych czasopism w wersji drukowanej (12 tytułów).
 Wniesiona będzie opłata na dostęp sieciowy do Radiation Protection Dosimetry 2011
 Przedłużona będzie prenumerata czasopism fachowych i prasy codziennej
 Planowany jest zakup systemu bibliotecznego LIBRA.
13
14