Appendix

Zakład Promieniowania Synchrotonowego
Prace licencjackie:
Prof. dr hab. J. Kołodziej:
1. Badania dyfrakcyjne struktury atomowej powierzchni.
Celem pracy są badania dwuwymiarowych wzorów utworzonych przez atomy na powierzchniach
krystalicznych. W ramach programu student/studentka zapoznaje się z techniką ultrawysokiej
próżni, przygotowuje powierzchnię krystaliczną w warunkach ultrawysokiej próżni oraz
przeprowadza badania struktury tej powierzchni techniką dyfrakcji elektronów niskiej energii
(LEED). Studenci wykorzystują zaawansowaną aparaturę badawczą (projekt ATOMIN).
Temat kierowany jest głównie do studentów kierunków: fizyka, zaawansowane materiały i
nanotechnologia, studia matematyczno-przyrodnicze.
2. Epitaksja z wiązki molekularnej.
W ramach programu student/studentka zapoznaje się z techniką ultrawysokiej próżni oraz
przeprowadza badania technikami spektrometrii mas oraz dyfrakcji elektronów niskiej energii
(LEED). Bada charakterystyki pracy źródeł generujących strumień molekularny oraz przeprowadza
proces wzrostu metodą epitaksji z wiązki molekularnej. Studenci wykorzystują zaawansowaną
aparaturę badawczą (projekt ATOMIN).
Temat kierowany jest głównie do studentów kierunków: fizyka, zaawansowane materiały i
nanotechnologia, studia matematyczno-przyrodnicze.
Prace magisterskie:
Prof. dr hab. J. Kołodziej:
1. Struktura pasmowa powierzchni półprzewodników III-V.
Tematem pracy jest przygotowanie wybranych powierzchni krystalicznej (np. powierzchni
kryształów GaAs, InAs lub InSb dla) w warunkach ultrawysokiej próżni oraz odwzorowanie
struktury pasmowej tych powierzchni metodą kątowo-rozdzielczej spektroskopii fotoelektronów
(ARPES). Studenci wykorzystują zaawansowaną aparaturę badawczą (projekt ATOMIN).
Temat kierowany jest głównie do studentów kierunków: fizyka, zaawansowane materiały i
nanotechnologia, studia matematyczno-przyrodnicze.
Zakład Fizyki Jądrowej
Prace licencjackie:
Prof. dr hab. J. Smyrski:
1. Stan splątany dwóch kwantów gamma.
Przedmiotem pracy jest przygotowanie prostego eksperymentu demonstrującego splątanie
kwantowe dwóch kwantów gamma emitowanych w procesie anihilacji pozytonów ze źródła 22Na z
elektronami. Efekt splątania powinien być widoczny poprzez pomiar względnej polaryzacji
kwantów, rejestrowanej z wykorzystaniem rozpraszania Comptona. Do detekcji kwantów gamma
zastosowane zostaną detektory scyntylacyjne.
2. Gazowy licznik proporcjonalny.
W ramach pracy licencjackiej student/ka ma zbudować z dostarczonych elementów gazowy licznik
proporcjonalny. Licznik przetestowany zostanie z wykorzystaniem źródeł elektronów i promieni X.
Posłuży on także do przeprowadzenia pomiaru zależności wzmocnienia gazowego od wysokiego
napięcia na drucie anodowym, ciśnienia gazu i składu mieszanki gazowej.
3. Rekonstrukcja śladów promieniowania kosmicznego z wykorzystaniem detektora
słomkowego.
W ramach pracy wykonany zostanie pomiar śladów cząstek promieniowania kosmicznego przy
pomocy gazowego detektora dryfowego zawierającego 32 liczniki proporcjonalne typu "słomki", a
następnie przeprowadzona zostanie analiza zebranych danych mająca na celu rekonstrukcję śladów
cząstek i wyznaczenie pozycyjnej zdolności rozdzielczej detektora. Analiza przeprowadzona
zostanie w środowisku Root. Wymagana jest znajomość podstaw języka C++.
Prace magisterskie:
Prof. dr hab. K. Bodek:
1. Detektor cząstek neutralnych z włókien scyntylacyjnych .
Neutrony prędkie rejestruje się wykorzystując ich oddziaływanie z jądrami
atomowymi. Od znajomości przekroju czynnego sprężystego rozpraszania i reakcji
jądrowych wywoływanych przez badane neutrony w materiale detektora zależy
znajomość wydajności takich detektorów. Jeszcze trudniej mierzyć bezpośrednio pęd
neutronów, bo nie jonizują one ośrodka w którym się poruszają, ani nie odchylają w polu
magnetycznym. Celem proponowanej pracy magisterskiej będzie optymalizacja
nowatorskiego detektora, który eliminuje większość powyższych wad tradycyjnych
rozwiązań. Przed zbudowaniem prototypu konieczna jest wszechstronna symulacja z
wykorzystaniem pakietów Geant4 oraz Litrani (CERN).
2. Analiza danych z eksperymentu testującego relatywistyczną mechanikę kwantową z
wykorzystaniem procesorów GPU.
Dane z pierwszego etapu eksperymentu mierzącego korelacje spinowe elektronów z rozproszenie
Mollera mają strukturę spakowanych rekordów zawierających wielkości rejestrowane przez
wielodrutowe komory dryfowe oraz segmentowany detektor scyntylacyjny. Po rozpakowaniu i
poddaniu kalibracji (prędkość dryfu, wzmocnienie fotopowielaczy etc.) z rekordów danych
wyznaczone będą pędy rejestrowanych elektronów. Struktura danych oraz algorytmy ich
opracowania idealnie nadają się do implementacji na komputerach z procesorami GPU
(dysponujemy serwerem z trzema kartami nVidia TESLA - ponad 1000 rdzeni - z profesjonalnym
oprogramowaniem narzędziowym firmy PGI). Celem pracy magisterskiej będzie dokonanie
implementacji (istniejących) algorytmów na procesorach GPU oraz porównanie rezultatów z
otrzymanymi tradycyjnie (na procesorach CPU).
Prof. dr hab. B. Kamys:
3. Opracowanie bazy przekrojów czynnych dla reakcji spalacji jader atomowych wywołanych przez
protony.
Praca magisterska będzie polegać na uzupełnieniu i rozszerzeniu bazy przekrojów
czynnych, która została stworzona w Zakładzie Fizyki Jądrowej oraz na przeprowadzeniu
parametryzacji zebranych danych przy pomocy modelu fenomenologicznego.
Prof. dr hab. J. Golak:
4. Wychwyt mionu na deuteronie w ujęciu operatorowym.
Praca magisterska ma charakter komputerowo – obliczeniowy.
5. Opis teoretyczny reakcji μ+3He →νμ+ n + n + p.
Praca ma charakter komputerowo – obliczeniowy. Mile widziana znajomość programu
„Mathematica”.
Prof. dr hab. P. Salabury:
25. Badanie reakcji pion-nukleon przy pomocy spektrometru HADES
Praca obejmuje udział w symulacji eksperymentu przy pomocy wtórnych wiązek pionowych w GSI
Darmstadt dla spektrometru HADES oraz udział w eksperymencie testowym. Eksperyment
HADES : www-hades.gsi.de
26. Symulacje produkcji dielektronów oraz hiperonów w reakcjach proton-proton przy energiach
3-30 GeV dla eksperymentu HADES na FAIR.
Praca obejmuje symulacje na potrzeby przyszłych eksperymentów w ośrodku FAIR w GSI
Darmstadt. Eksperyment HADES : www-hades.gsi.de
27. Testy elektroniki odczytu kalorymetru elektromagnetycznego dla eksperymentu HADES.
Praca obejmuje testy przy użyciu promieniowania kosmicznego oraz wiązek cząstek modułów
elektroniki odczytu zaprojektowanego przez grupę krakowską dla kalorymetru
elektromagnetycznego. Eksperyment HADES : www-hades.gsi.de
28. Testy detektorow słomkowych dla eksperymentu PANDA.
Praca obejmuje udział w testach detektorów słomkowych oraz dedykowanej elektroniki odczytu
zaprojektowanych przez grupy krakowskie dla potrzeb eksperymentu PANDA w FAIR.
Eksperyment PANDA: www-panda.gsi.de
Dr. R. Skibiński:
29. Elementy macierzowe siły trzyciałowej - algorytm Monte Carlo na maszynie
wieloprocesorowej.
Praca ma charakter komputerowo-obliczeniowy. Znajomość Fortranu mile widziana, ale C lub
C++ wystarczy.
30. Własności oddziaływania trójnukleonowego w przestrzeni pędowej.
Praca ma charakter komputerowo-obliczeniowy.
Prof. dr hab. J. Smyrski:
31. Miniaturowy skaner PET.
Przedmiotem pracy jest budowa miniaturowego tomografu PET (Positron Emission Tomography)
służącego do badań małych zwierząt np. myszy. Zawierał on będzie 1600 kryształów
scyntylacyjnych typu BGO odczytywanych przez 16 fotopowielaczy pozycyjnie czułych. Oprócz prac
nad konstrukcją mechaniczną urządzenia, przewidziane jest także przygotowanie oprogramowania
do odczytu konwerterów QDC pracujących w systemie VME i służących do pomiaru wysokości
sygnałów z fotopowielaczy. Możliwa jest także praca nad procedurą rekonstrukcji obrazu
rejestrowanego przez skaner.
32. Scyntylacyjny detektor czasu przelotu z fotopowielaczami krzemowymi.
Fotopowielacze krzemowe zaczynają odgrywać coraz większą rolę w eksperymentach z zakresu
fizyki cząstek ze względu na bardzo małe rozmiary i możliwość pracy w polach magnetycznych.
Celem pracy jest budowa prototypowego detektora czasu przelotu ze scyntylatorem plastykowym
odczytywanym przez fotopowielacze krzemowe i jego optymalizacja mająca na celu uzyskanie
możliwie wysokiej czasowej zdolności rozdzielczej m.in. przez dobór odpowiednich rozmiarów
scyntylatora, typu fotopowielaczy, a także wzmacniacza i dyskryminatora impulsów.
Prof. dr hab. H. Witała:
33. Nowatorskie podejście do równania Faddeeva bez ruchomych osobliwości.
Praca ma charakter komputerowo-obliczeniowy.
Dr Michał Silarski:
34. Nowe metody cechowania oraz monitorowania układu detekcyjnego tomografów TOF-PET
Praca ma charakter doświadczalno komputerowy. Obecnie stosowane metody cechowania
energetycznego oraz synchronizacji czasowej modułów detekcyjnych skanerów TOF-PET opierają
się na zastosowaniu izotopów promieniotwórczych (na przykład sodu 22Na czy germanu 68Ge).
Przedstawione powyżej metody nie pozwalają na cechowanie i monitorowanie działania skanerów
PET w trakcie obrazowania bez dodatkowego napromieniowania pacjentów, stwarzają komplikacje
związane z dodatkową aparaturą zwiększającą rozmiary tomografu oraz nie pozwalają na
uwzględnienie wpływu np. wahań temperatury lub napięcia na własności czasowe i energetyczne
detektorów. Ponadto metody te nie są wygodne w przypadku długich detektorów, wykorzystywanych
w nowych skanerach STRIP-PET. Celem pracy jest opracowanie algorytmów komputerowych do
cechowania oraz monitorowania prototypu skanera STRIP-PET wykorzystujących promieniowanie
kosmiczne w oparciu o zgłoszenie patentowe, którego współautorem jest opiekun.
35. Badanie oddziaływania mezonów K pod kątem struktury rezonansów skalarnych
a0(980) i f0(980). (Istnieje możliwość pisanie pracy magisterskiej o takim samym temacie).
Praca ma charakter doświadczalno komputerowy.
Struktura oraz własności mezonów skalarnych jest od kilkudziesięciu lat przedmiotem intensywnych
badań zarówno teoretycznych, jak i doświadczalnych. Wskazują one na to, że cząstki te mogą być
egzotycznymi molekułami utworzonymi przez mezony K+ i K-. Weryfikacja tej hipotez wymaga
określenia siły oddziaływania tych mezonów. Może być ona oszacowana z największą czułością
eksperymentalną na podstawie danych zebranych za pomocą detektora KLOE dla reakcji e+e→K+K-γ. Praca obejmuje przeprowadzenie szczegółowych symulacji Monte Carlo procesów
tłowych dla wspomnianej reakcji oraz określenie na ich podstawie strategii analizy danych. W
ramach pracy przewiduję się również możliwość uczestniczenia w pomiarach reakcji e+e →K+Kγ.na akceleratorze wiązek przeciwbieżnych DAФNE we Frascati prowadzonych za pomocą
detektora KLOE-2.
36. Detekcja neutronów za pomocą scyntylatorów polimerowych w kontekście wykrywania
materiałów niebezpiecznych. (Istnieje możliwość pisanie pracy magisterskiej o takim samym
temacie).
Praca ma charakter doświadczalny.
Ograniczenia standardowych metod wykrywania materiałów niebezpiecznych skłaniają do
poszukiwania alternatywnych rozwiązań. Jedną z najbardziej obiecujących metod jest atometria,
polegająca na analizie stechiometrii badanej substancji za pomocą wiązek neutronów.
Napromieniowany neutronami przedmiot emituje kwanty gamma, których energia jest
charakterystyczna dla każdego pierwiastka. Pomiary energii tych kwantów pozwala zatem na
określenie składu chemicznego badanej substancji. Dotychczas dokonywano ich za pomocą
detektorów półprzewodnikowych, które wymagają chłodzenia i obniżają tym samym mobilność
urządzenia. Detektory te mogą być potencjalnie zastąpione scyntylatorami polimerowymi, dużo
tańszymi oraz zapewniającymi mobilność.Praca polega na doświadczalnym pomiarze wydajności
detekcji neutronów i kwantów gamma, oraz osiąganych energetycznych oraz czasowych zdolności
rozdzielczych dla dostępnych polimerowych materiałów scyntylacyjnych. Pozwoli to na wybranie
optymalnego scyntylatora do budowy prototypu wykrywacza materiałów niebezpiecznych opartego
na neutronowych technikach aktywacyjnych rozwijanych w Zakładzie Fizyki Jądrowej UJ.
37. Badanie łamania symetrii CP w rozpadach mezonu KS
Praca ma charakter doświadczalno – komputerowy.
Badania niezmienniczości wobec podstawowych symetrii daje możliwość poznania
fundamentalnych praw rządzących w świecie cząstek elementarnych, a w przypadku symetrii CP
mogą rzucić nowe światło na problem asymetrii między materią i antymaterią we Wszechświecie.
Niezachowanie symetrii CP zauważono po raz pierwszy w 1964 roku w rozpadach mezonu KL, a
jego stopień został dobrze oszacowany w wielu eksperymentach. Analogiczne łamanie symetrii CP
powinno zachodzić dla krótkożyciowego kaonu KS, dla którego dotychczas nie udało się oszacować
precyzyjnie parametrów niezachowania CP. Celem pracy jest oszacowanie z unikalną dokładnością
eksperymentalną stosunku rozgałęzień oraz stopnia niezachowania symetrii CP w rozpadzie
KS → π+π-π0 z wykorzystaniem danych zebranych za pomocą detektora KLOE pracującego na
zderzaczu e+e- DAФNE we Frascati. W ramach pracy przewiduję się również możliwość
uczestniczenia w nowych pomiarach tego rozpadu prowadzonych aktualnie za pomocą detektora
KLOE-2.
Zakład Doświadczalnej Fizyki Komputerowej
Prace licencjackie:
4. Podstawowe oprogramowanie do analizy widm alfa/beta/gamma.
Praca może polegać na napisaniu prostego interface'u graficznego do analizy widm gamma z
naszych detektorów - odczyt i zapis widm w postaci tekstowej; dopasowywanie kształtów pików
gamma + tło – kilka najprostszych modeli, do tego możliwość zaznaczania ROI oraz
kalibracja energetyczna.
Prace magisterskie:
4. Optymalizacja wydajności rejestracji komory scyntylacyjnej ZnS(Ag).
Praca może polegać na przeprowadzeniu symulacji numerycznych przepływu płynów (gazu) w
komorach o różnych kształtach i rozmiarach w funkcji szybkości przepływu płynu. Istotnym jest
uzyskanie odpowiedniego mieszania płynu w komorze oraz kształtu komory, uwzględniającego
niewielki zasięg cząstek alfa w gazie oraz półokres rozpadu izotopów z szeregu Rn-222. Praca
pozwoli studentowi poznać zaawansowane oprogramowanie do symulacji obliczeniowej mechaniki
płynów, tzw. CFD - Computational Fluid Dynamics - np. OpenFOAM oraz niezbędny w pracy
fizyka pakiet GEANT4 do symulacji rozpadów alfa i odpowiedzi scyntylatora.
6. Zaprojektowanie, budowa oraz testowanie układu synchronizacji czasu pomiaru w przetworniku
analogowo-cyfrowym.
Praca ma polegać na zaprojektowaniu układu elektronicznego w oparciu o mikrokontroler klasy
ATmega lub SAM7 (ARM), będący sterownikiem przetwornika ADC oraz kontrolerem czasu
pomiaru. Sterowanie oraz komunikacja ma odbywać się jednym z łącz szeregowych, tj. RS-232,
Ethernet lub USB 2.0. Oprogramowanie komputera PC ma umożliwiać sterowanie układem oraz
odbierać i przetwarzać dane, w tym dekodować z danych czas pomiaru.
Wyniki uzyskane powinny być przedstawiane w postaci graficznej. Układ ma przetwarzać dane
analogowe na postać cyfrową oraz do strumienia danych dołączać informację o znaczniku czasu.
Należy opracować standard przesyłania danych, odporny na przerwanie strumienia danych i
błędy komunikacji, oraz algorytm kodowania znacznika czasu. W fazie testowania należy określić
parametry graniczne działania takiego układu, w tym maksymalną szybkość próbkowania sygnału
analogowego, ograniczenia strumienia danych, odporność na błędy komunikacji oraz dokładność
znacznika czasu.
9. Zaprojektowanie, budowa i testowanie wielowejściowego licznika impulsów.
Celem pracy jest zbudowanie wielowejściowego licznika impulsów przychodzących w standardzie
TTL, który umożliwi ich zliczanie w kilku kanałach niezależnie oraz zliczanie liczby przypadków
koincydencji pomiędzy poszczególnymi kanałami. Odbiór danych i sterowanie licznikiem odbywać
się będzie poprzez łącze szeregowe (RS232, USB 2.0 lub TC/IP). Jednocześnie zostanie napisane
oprogramowanie działające na komputerze klasy PC, które umożliwi wybór trybu pracy licznika,
odbiór i zapis danych oraz prezentację graficzną wyników na ekranie komputera. Zmiana
parametrów licznika musi obejmować w minimalnym rozwiązaniu: okres całkowania, dowolność w
wyborze numerów zliczanych kanałów i ich liczby, tworzenie zmiennych koincydencyjnych (łączenie
kanałów w pary koincydencyjne). W końcowym etapie pracy należy wykonać testy urządzenia w
celu wyznaczenia jego rzeczywistych ograniczeń, a w szczególności: maksymalnej dopuszczalnej
częstości rejestrowanych impulsów, maksymalnych dopuszczalnych parametrów zniekształceń
impulsów wejściowych, dopuszczalnych czasów wzajemnych opóźnień impulsów tworzących pary
koincydencyjne).
W końcowym etapie pracy należy wykonać testy urządzenia w celu wyznaczenia jego rzeczywistych
ograniczeń, a w szczególności: maksymalnej dopuszczalnej częstości rejestrowanych impulsów,
maksymalnych dopuszczalnych parametrów zniekształceń impulsów wejściowych, dopuszczalnych
czasów wzajemnych opóźnień impulsów tworzących pary koincydencyjne.
Instytut Fizyki Jądrowej PAN
1. "LHC - największy mikroskop świata".
Abstrakt:
Podczas wystąpienia pokrótce zostanie przedstawiony największy mikroskop świata - akcelerator
LHC. Instytut Fizyki Jądrowej bierze udział w trzech z czterech wielkich eksperymentów na LHC:
ATLASie, ALICE oraz LHCb. Wszystkie tematy prac licencjackich oraz magisterskich są związane
z którymś z wymienionych eksperymentów.
2. "Fizyka cząstek elementarnych w Krakowie".
Abstrakt:
Prace prowadzone w Instytucie Fizyki Jądrowej dotykają wielu różnych zagadnień. Począwszy od
zagadnień fenomenologicznych, testowania przewidywań modeli w oparciu o generatory Monte
Carlo, poprzez prace informatyczne związane z systemem akwizycji danych czy też
projektowaniem algorytmów do identyfikacji/rekonstrukcji cząstek, po tematy związane z analizą
rzeczywistych danych zebranych przez eksperyment. Podczas wykładu pokrótce omówione zostaną
poszczególne tematy zarówno od strony technicznej ("co jest wymagane") jak i praktycznej ("jak
się pracuje w IFJ").
3. "Parę słów o ... Instytucie Fizyki Jądrowej PAN".
Abstrakt:
Podczas wystąpienia przybliżona zostanie specyfika pracy w Instytucie Fizyki Jądrowej. Omówione
zostaną podobieństwa, różnice oraz korzyści płynące z pisania pracy w Fizyce Wysokich Energii.
Zakład Optyki Atomowej
Praktyki:
- Grupa teoretyczna (Teoria prawie wszystkiego w układach atomowych).
Prof. dr hab. J. Zakrzewski:
1. Modelowanie układów zimnych atomów (kondensat bosonów, ultra-zimne fermiony) w
potencjałach optycznych.
2. Dynamika zimnych atomów w skończonej temperaturze.
3. Układy atomowe na sieciach a modele magnetyzmu (dla dwóch osób).
Wymagania: zacięcie do obliczeń analitycznych i/lub numerycznych, zastosowanie mechaniki
kwantowej poprzez diagonalizację modelowych układów, do numeryki znajomość C lub C++ lub
fortranu oraz elementów Linuxa).
Czas: 06-13.07.2013, 15.08 – 06.09.2013, 21.09-30.09.2013, (istnieje możliwość łączenia
terminów).
Prof. dr hab. K. Sacha:
4. Teoretyczne (analityczne lub numeryczne) obliczenia dotyczące kondensatu Bosego-Einsteina.
Czas: wrzesień 2013 r.
Dr hab. J. Bieroń:
5. Bazy danych izotopowych.
Opis: Zadanie polega na opracowaniu zbioru parametrów jąder atomowych dla wszystkich
izotopów w zakresie liczb atomowych Z = 1-174, w postaci numerycznej bazy danych, oraz
implementacji utworzonej bazy w ramach programu komputerowego GRASP/MCDHF (General
Relativistic Atomic Structure Program / MultiConfigurational Dirac-Hartree-Fock). Baza będzie
wykorzystywania jako zbiór parametrów wejściowych dla programu komputerowego
GRASP/MCDHF, służącego do obliczeń numerycznych funkcji falowych dla struktury
elektronowej swobodnych atomów i jonów.
Wymagania: elementy Fortranu, podstawy Linuxa.
- Grupy doświadczalne.
Dr. T. Kawalec:
Strona grupy: coldatoms.com
E-mail: [email protected]
6. Eksperymenty z zimnymi i ultrazimnymi atomami.
Strona grupy: coldatoms.com
E-mail: [email protected]
Opis: Celem praktyki jest zapoznanie się z technikami eksperymentalnymi związanymi z
zagadnieniami chłodzenia i pułapkowania atomów, a w tym – w mikropułapkach magnetycznych.
Praktyka będzie się wpisywała w nurt prac prowadzących do uzyskania kondensatu BosegoEinsteina lub eksperymentów z plazmonami powierzchniowymi i zimnymi atomami.
Termin praktyki: do ustalenia
Liczba osób: 2-3, w zależności od terminu
Propozycja kierowana jest głównie do studentów kierunków: fizyka, zaawansowane materiały i
nanotechnologia, fizyka komputerowa, biofizyka.
7. Obliczenia numeryczne rozkładów pola elektromagnetycznego na mikrostrukturach
metalicznych.
Strona grupy: coldatoms.com
E-mail: [email protected]
Opis: Celem praktyki jest zapoznanie się z metodami numerycznymi, używanymi do wyliczania
rozkładów natężenia pola elektromagnetycznego w pobliżu periodycznych mikrostruktur
metalicznych. W szczególności, obliczenia dotyczyć będą zakresu tak zwanego pola bliskiego i
plazmonów powierzchniowych.
Termin praktyki: do ustalenia
Liczba osób: 1
Propozycja kierowana jest głównie do studentów kierunków: fizyka, zaawansowane materiały i
nanotechnologia, fizyka komputerowa, biofizyka.
8. Przygotowanie ELN - electronic lab notebook.
Strona grupy: coldatoms.com
E-mail: [email protected]
Opis: Celem praktyki jest przygotowanie elektronicznej wersji "lab booka" – programu
umożliwiającego zarówno gromadzenie i organizację wyników pracy w laboratorium, ale także
wspomagającego zarządzanie projektami. Program powinien umożliwiać m.in.: przygotowywanie
kopii zapasowych (także na maszynach zdalnych), autoryzację użytkowników, funkcjonalne
wyszukiwanie, kategoryzację wpisów pod kątem np. projektów itd. Praca będzie polegać albo na
napisaniu programu - wtedy możliwa realizacja pracy licencjackiej w tym temacie, albo na
znalezieniu, zaimplementowaniu i skonfigurowaniu istniejącej aplikacji. Więcej informacji można
znaleźć np. tutaj: http://en.wikipedia.org/wiki/Electronic_lab_notebook
Termin praktyki: do ustalenia
Liczba osób: 1
Propozycja kierowana jest głównie do studentów kierunków: fizyka, astronomia, informatyka,
zaawansowane materiały i nanotechnologia, fizyka komputerowa, biofizyka
9. Napisanie apletów na stronę WWW z dziedziny optyki.
Strona grupy: coldatoms.com
E-mail: [email protected]
Opis: Celem praktyki jest przygotowanie apletów ilustrujących na przykład w postaci wykresów
wzory opisujące dyfrakcję i interferencję oraz działanie siatek dyfrakcyjnych, interferometrów
Fabry-Pérota i innych. Przykładowy aplet, ilustrujący działanie używanego w naszym laboratorium
tzw.
dipolowego
lustra
optycznego
dla
atomów
można
znaleźć
tutaj:
http://www.coldatoms.com/pliki/symulacje/sim_reflection_pl.html.
Termin praktyki: do ustalenia
Liczba osób: 1
Propozycja kierowana jest głównie do studentów kierunków: fizyka, astronomia, informatyka,
zaawansowane materiały i nanotechnologia, fizyka komputerowa, biofizyka
Prace licencjackie
- Grupa teoretyczna (Teoria prawie wszystkiego w układach atomowych).
Prof. dr hab. J. Zakrzewski, prof. dr hab. K. Sacha:
1. Z jednej strony istnieje możliwość kontynuacji prowadzonych badań z zakresu odbytej
ewentualnie wakacyjnej praktyki. Z drugiej należy mieć na uwadze wyjątkowo burzliwy rozwój
fizyki ultra-zimnych atomów, co prowadzi do szybkiej dezaktualizacji za bardzo konkretnych
zadań. Dlatego najlepszy jest chyba ogólny opis:
Ultra-zimne gazy atomowe stanowią kwantowe układy wielu ciał, gdzie poziom kontroli
eksperymentalnej i możliwości detekcji są wprost niewiarygodne i nieosiągalne w innych
dziedzinach fizyki. Z tego powodu zimne gazy atomowe stały się przedmiotem aktywnych badań
doświadczalnych i teoretycznych. Możemy w takich układach: badać zjawiska fizyki ciała stałego
(np. nadprzewodnictwo/nadciekłość, kwantowe przejścia fazowe, zjawiska transportu), realizować
abelowe i nieabelowe teorie pola, projektować symulatory kwantowe (układy eksperymentalne,
które będą dla nas przeprowadzały złożone obliczenia kwantowe), szukać realizacji komputerów
kwantowych, a nawet badać zjawiska kosmologiczne. Krótko mówiąc wiele pomysłów, które
przychodzą do głowy studentom/magistrantom da się realizować i badać w zimnych gazach
atomowych. Dokładny temat badań zostanie ustalony po dyskusji ze studentem. Praca polegać
będzie na obliczeniach analitycznych bądź na obliczeniach numerycznych.
Dr hab. J. Bieroń:
2. Schrödinger-Dirac konwerter.
Zadanie polega na opracowaniu interfejsu dla programu komputerowego GRASP/MCDHF
(General Relativistic Atomic Structure Program / MultiConfigurational Dirac-Hartree-Fock),
wykonującego konwersję numerycznego rozwiązania równania Schrödingera do postaci właściwej
dla integratora równania Diraca (od formy skalarnej do czterowektorowej).
Wymagania: elementy Fortranu, podstawy Linuxa.
- Grupy doświadczalne.
Dr T. Kawalec:
Strona grupy: coldatoms.com
E-mail: [email protected]
3. Eksperymenty z ultra-zimnymi atomami.
Opis: W Laboratorium Zimnych Atomów przy Powierzchni budowany jest układ eksperymentalny,
w którym otrzymany zostanie kondensat Bosego–Einsteina. Gotowe są już dwie pułapki
magnetooptyczne (2D+ oraz 3D), a także układ obrazowania atomów. Obecnie optymalizowana jest
pułapka magnetyczna. Praca będzie polegała na rozwinięciu istniejącej pułapki magnetycznej oraz
zaimplementowaniu mikropułapki magnetycznej na tak zwanym chipie atomowym.
Wymagania: znajomość elementarnych podstaw fizyki atomowej i optyki, zdolności
doświadczalne, motywacja do systematycznej pracy
Temat kierowany jest głównie do studentów kierunku: fizyka
4. Zimne atomy i plazmony powierzchniowe.
Opis: W Laboratorium Zimnych Atomów przy Powierzchni działa układ dipolowego lustra
optycznego, będący nowoczesnym i uniwersalnym narzędziem do badania oddziaływań atomów z
powierzchniami ciał stałych.
Praca będzie polegała na rozwinięciu eksperymentu łączącego zagadnienie zimnych atomów i
plazmonów powierzchniowych, wytwarzanych na mikrostrukturach ze złota.
Więcej informacji: http://www.coldatoms.com/pliki/prezentacje/semdb6_plazmony.pdf
Wymagania: znajomość elementarnych podstaw optyki, zdolności doświadczalne, motywacja do
systematycznej pracy
Temat kierowany jest głównie do studentów kierunków: fizyka, zaawansowane materiały i
nanotechnologia
5. Modelowanie rozkładu natężenia pola elektromagnetycznego w pobliżu periodycznych
mikrostruktur metalicznych.
Opis: Celem pracy jest numeryczne wyliczenie rozkładu natężeń pola elektromagnetycznego (z
zakresu bliskiej podczerwieni) w pobliżu mikrostruktur metalicznych na podkładach
dielektrycznych. Do obliczeń będzie można po części wykorzystać już istniejące skrypty i
programy. W szczególności, obliczenia będą dotyczyć realnych siatek metalicznych (wraz z ich
niedoskonałościami), wykonywanych z użyciem technologii zogniskowanej wiązki jonów (Focused
Ion Beam) oraz litografii elektronowej (Electron Beam Litography).
Wymagania: znajomość elementarnych podstaw optyki, motywacja do systematycznej pracy
Temat kierowany jest głównie do studentów kierunków: fizyka, zaawansowane materiały i
nanotechnologia
Prace magisterskie:
- Grupa teoretyczna (Teoria prawie wszystkiego w układach atomowych).
Prof. dr hab. J. Zakrzewski, prof. dr hab. K. Sacha:
1. Możliwość napisania 2-3 prac magisterskich
w tematyce ultazimnych atomów po
indywidualnym uzgodnieniu tematu z ewentualnym promotorem dla studentów specjalizacji fizyka
teoretyczna w ogólnej tematyce opisanej poniżej Realizacja tych tematów może być powiązana
( wprzypadku wygrania otwartego konkursu) z realizacją projektu Maestro (patrz pkt. 5).
Ultra-zimne gazy atomowe stanowią kwantowe układy wielu ciał, gdzie poziom kontroli
eksperymentalnej i możliwości detekcji są wprost niewiarygodne i nieosiągalne w innych
dziedzinach fizyki. Z tego powodu zimne gazy atomowe stały się przedmiotem aktywnych badań
doświadczalnych i teoretycznych. Możemy w takich układach: badać zjawiska fizyki ciała stałego
(np. nadprzewodnictwo/nadciekłość, kwantowe przejścia fazowe, zjawiska transportu), realizować
abelowe i nieabelowe teorie pola, projektować symulatory kwantowe (układy eksperymentalne,
które będą dla nas przeprowadzały złożone obliczenia kwantowe), szukać realizacji komputerów
kwantowych, a nawet badać zjawiska kosmologiczne. Krótko mówiąc wiele pomysłów, które
przychodzą do głowy studentom/magistrantom da się realizować i badać w zimnych gazach
atomowych. Dokładny temat badań zostanie ustalony po dyskusji ze studentem. Praca polegać
będzie na obliczeniach analitycznych bądź na obliczeniach numerycznych.
Dr hab. J. Bieroń:
2. Komputerowa symulacja swobodnego atomu.
Zadanie polega na przeprowadzeniu komputerowej symulacji kwantowego stanu swobodnego atomu (lub jonu) przy pomocy programu MCDHF (MultiConfigurational Dirac-Hartree-Fock) a następnie wykonaniu numerycznych rachunków dla określonej stałej atomowej, dla jednego z kilku
wybranych atomów, lub dla jednego z kilku interesujących zjawisk: emisji spontanicznej, oddziaływania nadsubtelnego, łamania symetrii parzystości, łamania symetrii względem zmiany kierunku
czasu.
Wymagania: elementy Unixa, podstawy mechaniki kwantowej.
W ramach pracy możliwa jest także praca nad rozwijaniem kodu w Fortranie; nad przekształceniem
jednoprocesorowej wersji kodu w wieloprocesorową; oraz nad opracowaniem interfejsu GUI dla
programu Diraca-Focka Wymagania: Fortran, Linux.
- Grupy doświadczalne.
Prof. dr hab. J. Koperski:
3. Badanie struktur rotacyjnych nano-obiektów van der waalsowskich w wiązce naddźwiękowej.
(Istnieje również możliwość pisanie pracy licencjackiej o identycznym temacie).
Metoda swobodnego strumienia naddźwiękowego pozwala na produkcję prostych nano-obiektów molekuł van der waalsowskich propagujących w wiązce w najniższych stanach rotacyjnooscylacyjnych stanu podstawowego. Badanie oddziaływań pomiędzy atomami tworzącymi
molekułę przeprowadza się metodami spektroskopii laserowej. Proponowana praca magisterska
polega na wykorzystaniu wysokiej klasy przestrajalnego lasera barwnikowego NarrowScan firmy
Radiant Dyes do pomiarów widm rotacyjnych dimera kadmu. Nowy typ lasera barwnikowego, z
dwoma siatkami dyfrakcyjnymi w konfiguracji oscylatora, posiada szerokość spektralną
generowanego promieniowania umożliwiającą wykonanie takich pomiarów. Praca dotyczyłaby
zaznajomienia się z techniką lasera barwnikowego i generacji drugiej harmonicznej częstości
promieniowania, techniką wiązki naddźwiękowej oraz czynnego udziału w pomiarach, akumulacji
danych pomiarowych i opracowania widm wzbudzenia w oparciu o dostępne programy
komputerowe.
Wymagania:
Preferowani studenci specjalizacji fizyka atomowa chcący poznać metody doświadczalne fizyki
molekuł, posiadający zapał badawczy, pozytywne myślenie i zamiłowanie do pracy w laboratorium.
Możliwość niewielkiego wynagrodzenia.
4. Spektroskopia elektronowo-oscylacyjna nano-obiektów van der waalsowskich w wiązce
naddźwiękowej. (Istnieje również możliwość pisanie pracy licencjackiej o identycznym temacie).
Metoda swobodnego strumienia naddźwiękowego pozwala na produkcję prostych nano-obiektów molekuł van der waalsowskich propagujących w wiązce w najniższych stanach rotacyjnooscylacyjnych stanu podstawowego. Badanie oddziaływań pomiędzy atomami tworzącymi
molekułę przeprowadza się metodami spektroskopii laserowej. Proponowana praca magisterska
polega na wykorzystaniu przestrajalnego lasera barwnikowego do pomiaru widm oscylacyjnych
dimera kadmu. Novum pracy polega na pomiarze struktur oscylacyjnych wysokoleżących stanów
elektronowych, które - jak dotychczas - nie były badane doświadczalnie. Praca dotyczyłaby
zaznajomienia się z techniką lasera barwnikowego (TDL90 I firmy Quantel), generacji drugiej
harmonicznej częstości promieniowania laserowego, techniką wiązki naddźwiękowej oraz
czynnego udziału w pomiarze widm wzbudzenia i fluorescencji, akumulacji danych pomiarowych i
opracowania widm wzbudzenia w oparciu o dostępne programy komputerowe.
Wymagania:
Preferowani studenci specjalizacji fizyka atomowa chcący poznać metody doświadczalne fizyki
molekularnej, posiadający zapał badawczy, pozytywne myślenie i zamiłowanie do pracy w
laboratorium. Możliwość niewielkiego wynagrodzenia.
5. W poszukiwaniu rotacji – wstępne symulacje schematu wzbudzenia do eksperymentu testowania
nierówności Bella dla atomów.(Istnieje również możliwość pisanie pracy licencjackiej o
identycznym temacie). (Istnieje również możliwość pisanie pracy licencjackiej o identycznym
temacie).
Proponowana praca dotyczy wykonania wstępnych symulacji struktur rotacyjnych dla przejść
elektronowych w molekułach Cd2. Zostaną one wykorzystane w realizacji planowanego
doświadczalnego testu tzw. nierówności Bella dla atomów Cd, pozwalającego na weryfikację
słuszności założeń mechaniki kwantowej (słynny paradoks Einsteina, Podolsky’ego i Rosena).
Dotychczasowe doświadczalne testy nierówności Bella koncentrowały się głównie na fotonach bozonach (np. korelacje polaryzacji), natomiast masywne systemy, jak atomy, które mogą być
zarówno bozonami, jak i fermionami nie były dotąd szeroko rozpatrywane. Opracowywany w mojej
grupie schemat testu opiera się na kreacji par splątanych atomów Cd poprzez kontrolowaną
laserową dysocjację cząsteczek Cd2 produkowanych w wiązce naddźwiękowej.
Wymagania:
Preferowani studenci specjalizacji fizyka atomowa chcący poznać metody doświadczalne fizyki
molekularnej oraz ideę weryfikacji mechaniki kwantowej poprzez testy nierówności Bella,
posiadający podstawy programowania w języku C++ i zapał badawczy. Możliwość niewielkiego
wynagrodzenia.
6. Fluorescencja molekuły I2 wzbudzana światłem lasera He-Ne - badania struktury rotacyjnej I
długości wiązania I2 (Istnieje również możliwość pisanie pracy licencjackiej o identycznym
temacie).
Proponowana praca dotyczy uruchomienia nowego zestawu pomiarowego Pracowni
Specjalistycznej fizyki atomowej. Dotyczy badania widma molekuły I2 przez obserwację
fluorescencji wzbudzonej światłem laserowym. Doświadczenie to, wśród swoich wielu zalet
dydaktycznych, umożliwia zapoznanie studentów z metodami spektroskopii laserowej.
Obserwowane widmo molekularne ilustruje podstawowe zasady mechaniki kwantowej. Analiza
wyników doświadczenia, widma reprezentującego przejścia energetyczne w strukturze rotacyjnej
molekuły I2, pozwala wyznaczyć takie parametry molekularne jak stałe struktury rotacyjnej,
długość wiązania, stałą siłową, anharmoniczność potencjału molekularnego itp.
Wymagania:
Preferowani studenci specjalizacji fizyka atomowa chcący poznać metody doświadczalne fizyki
molekularnej, posiadający zapał badawczy, pozytywne myślenie i zamiłowanie do pracy w
laboratorium. Możliwość niewielkiego wynagrodzenia.
Grupa spolaryzowanego helu.
Dr Bartosz Głowacz:
7. Badanie widma ekscymeru He2* w warunkach wysokiego pola magnetycznego.
Hel cząsteczkowy w postaci ekscymeru He2* w stanie metastabilnym a3Σ+u był jak dotąd
przedmiotem badań spektroskopowych w słabym polu magnetycznym rzędu 1 mT i poniżej.
Hipoteza udziału cząsteczki w procesach relaksacyjnych spolaryzowanego atomowego 3He skłania
do przeprowadzenia badań nad tą cząsteczką również w polu rzędu 1 T. Zadaniem podejmującego
temat badawczy będzie budowa układu optycznego do pomiarów absorpcyjnych, rejestracja oraz
jakościowa i ilościowa analiza widm cząsteczkowych wybranych izotopologów w zakresie
przestrajalności lasera.
Dr. T. Pałasz:
8. Optymalizacja parametrów pracy polaryzatora 129Xe w aspekcie badań biomedycznych.
Etap konstrukcyjny urządzenia do produkcji spolaryzowanego 129Xe w Grupie Optycznej
Polaryzacji Gazów Szlachetnych w Zakładzie Optyki Atomowej jest obecnie zakończony i trwają
przygotowania do jego uruchomienia. Wstępne parametry pracy dobrane zostaną na podstawie
informacji literaturowych. Po pierwszych udanych próbach konieczne będzie dobranie optymalnych
parametrów pracy odpowiadających temu konkretnemu urządzeniu, biorąc pod uwagę późniejszą
aplikację spolaryzowanego gazu w badaniach biomedycznych, m.in. jako środek kontrastowy w
obrazowaniu płuc techniką rezonansu magnetycznego. Zadaniem osoby podejmującej badaną
tematykę będzie znalezienie zestawu parametrów operacyjnych polaryzatora, zapewniających
wysoką polaryzację 129Xe i możliwie najkrótszy czas jej osiągnięcia.
Grupa atomów przy powierzchni.
Dr T. Kawalec:
9. Ultra-zimne atomy w kompaktowym układzie eksperymentalnym.
Opis: W Laboratorium Zimnych Atomów przy Powierzchni trwają prace nad otrzymaniem
kondensatu Bosego–Einsteina w kompaktowym układzie eksperymentalnym. Gotowe są już dwie
pułapki magnetooptyczne, układ obrazowania absorpcyjnego i fluorescencyjnego oraz układ
pompowania atomów do odpowiedniego podpoziomu zeemanowskiego.
Celem pracy będzie rozwinięcie istniejącej pułapki magnetycznej i przygotowanie finalnej, na tak
zwanym chipie atomowym).
Wymagania: znajomość podstaw fizyki atomowej i optyki, zdolności doświadczalne, motywacja
do systematycznej pracy
Temat kierowany jest głównie do studentów kierunku: fizyka
10. Manipulacja atomami przy pomocy plazmonów powierzchniowych.
Opis: W Laboratorium Zimnych Atomów przy Powierzchni prowadzone są prace nad
wykorzystaniem plazmonów powierzchniowych do kontroli ruchu tak zwanych zimnych atomów.
Plazmony powierzchniowe są generowane przy pomocy małych siatek dyfrakcyjnych
transmisyjnych i odbiciowych, utworzonych w warstwie złota na podkładzie szklanym. Celem
pracy będzie przeprowadzenie eksperymentów związanych z badaniem właściwości luster i pułapek
plazmonowych dla atomów.
Wymagania: znajomość podstaw fizyki atomowej i optyki, zdolności doświadczalne, motywacja
do systematycznej pracy
Temat kierowany jest głównie do studentów kierunku: fizyka
Inne projekty badawcze.
W ZOA realizowany jest grant badawczy MAESTRO Narodowego Centrum Nauki pod kierunkiem
prof. J. Zakrzewskiego. Z końcem maja/początkiem czerwca zostanie rozpisany otwarty konkurs
dla studentów II stopnia na roczną praktykę badawczą płatną w wysokości około 1000 zł
miesięcznie, dla chętnych zamierzających prowadzić teoretyczne badania w tematyce projektu
(zmierzające w danym roku do pracy magisterskiej w tematyce projektu dla studentów 2 roku 2
stopnia, lub przygotowujące kierunkowo do takich działań dla studentów 1 roku).
Zobacz http://chaos.if.uj.edu.pl/~kuba/news.html