Repository of the Institute of Nuclear Physics PAN
Not a member yet
364 research outputs found
Sort by
Trójskładnikowy katalizator Pt/Re/SnO2/C do elektrochemicznego utleniania etanolu: synteza i charakteryzacja fizykochemiczna
No full textJednym z najbardziej wymagających zadań, przed którymi stoi współczesna fizyka i chemia jest poszukiwanie i tworzenie nowych, wydajnych, przyjaznych dla środowiska technologii wytwarzania energii elektrycznej. Interesującą i bardzo popularną alternatywą źródeł energii stają się ogniwa paliwowe zasilane etanolem. Niestety, stosowane w nich katalizatory anodowe nie są wystarczająco wydajne i zamiast pożądanego produktu utleniania etanolu, jakim jest CO2, wytwarzają głównie produkty uboczne. W niniejszej rozprawie przedstawiono nowy katalizator do utleniania etanolu Pt/Re/SnO2/C. W celu jego otrzymania przeprowadzono szereg badań, w wyniku których zoptymalizowano procedury otrzymywania budujących go składników - nanocząstek Pt, Re oraz SnO2. Następnie wykorzystując oddziaływania międzycząsteczkowe i pomiary potencjału elektrokinetycznego utworzono podwójne (Pt/SnO2, Re/SnO2) oraz potrójne kombinacje nanocząstek(Pt/Re/SnO2). Nowością w przedłożonej pracy było zaproponowanie mechanizmu łączenia nanocząstek wchodzących w skład potencjalnego katalizatora w oparciu o przeciwne wartości potencjałów zeta. Oddziaływania elektrostatyczne między nanocząstkami doprowadziły do pomyślnego otrzymania kombinacji Pt/SnO2, Re/SnO2 oraz Pt/Re/SnO2, co pozwoliło na zapewnienie fizycznego kontaktu pomiędzy poszczególnymi składnikami, istotnego w przebiegu reakcji utleniania etanolu (EOR). W kolejnym etapie zdefiniowano właściwości fizykochemiczne i dyspersyjno-morfologiczne wytworzonych nanocząstek oraz ich dwu i trójskładnikowych kombinacji, co umożliwiło wykazanie fizycznego charakteru oddziaływań pomiędzy nimi.
Analiza właściwości morfologicznych i strukturalnych została oparta na połączeniu transmisyjnej mikroskopii elektronowej (HR-STEM, HAADF STEM, SAED) z dyfrakcją rentgenowską (XRD). Dodatkowo w celu określenia składu pierwiastkowego i potwierdzenia połączeń pomiędzy wybranymi kombinacjami nanocząstek wykorzystana została spektroskopia rozpraszania energii promieniowania rentgenowskiego (EDS). Analiza została również uzupełniona o pomiary dynamicznego rozpraszania światła (DLS), spektroskopię fotoelektronów wzbudzonych promieniowaniem X (XPS) oraz fourierowską spektroskopię oscylacyjną w podczerwieni (FTIR). Do przygotowania katalizatorów na nośniku węglowym z jednakową zawartością platyny posłużyła spektroskopia mas ICP-MS.
Ostatecznie wszystkie otrzymane nanokatalizatory zostały przetestowane pod kątem aplikacyjności w reakcji utleniania etanolu przy wykorzystaniu technik cyklicznej woltamperometrii, wykazując kilkukrotnie większą wydajność w porównaniu z komercyjnie dostępnym katalizatorem platynowym.One of the most challenging tasks chemistry and physics is facing nowadays is creating new, efficient and environmentally-friendly technologies for transforming chemical energy into electricity. Such an interesting and very popular alternative as an energy source are fuel cells fueled by ethanol. Unfortunately, the anode catalysts used in Direct Ethanol Fuel Cell (DEFC) are not sufficiently efficient and instead of the desired ethanol oxidation product, which is CO2, they mainly generate by-products. This dissertation presents a new Pt/Re/SnO2/C catalyst for oxidation of ethanol. In order to obtain the desired catalyst, a lot of experimental tests were carried out. As a result, procedures for obtaining individual components (Pt, Re and SnO2 nanoparticles) building catalysts have been optimized. Then using intermolecular interactions and electrokinetic potential measurements, binary (Pt/SnO2, Re/SnO2) and ternary (Pt/Re/SnO2) combinations of the nanoparticles were created. The novelty of this work was to propose an assembly procedure of the nanoparticles, based on opposite values of their zeta potentials. The electrostatic interactions between the nanoparticles led to a successful creation of Pt/SnO2, Re/SnO2 and Pt/Re/SnO2 combinations. These interactions allowed to create a physical contact places between the individual components, so important in increasing the performance of the ethanol oxidation reaction (EOR). At the next stage, physicochemical and dispersive-morphological properties of the produced nanoparticles and their binary and ternary combinations were defined, which allowed to determine the physical nature of interactions between them.
The analysis of morphological and structural properties was based on the combination of transmission electron microscopy (HR-STEM, HAADF STEM, SAED) with X-ray diffraction (XRD). Moreover, to determine the elemental composition and confirm the connections between the selected combinations of the nanoparticles, energy-dispersive X-ray spectroscopy (EDS) was used. The analysis was also extended by measurements of dynamic light scattering (DLS), X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) and Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR). For the preparation of catalysts on the carbon support with the same platinum loading, inductively coupled plasma mass spectrometry (ICP-MS) was used.
Finally, all of the obtained nanocatalysts were tested towards ethanol oxidation reaction using cyclic voltammetry techniques, showing several times higher efficiency compared to the commercially available platinum catalyst.Badania zawarte w niniejszej pracy były finansowane przez Narodowe Centrum Nauki w ramach projektu pt. „Zbadanie zależności między strukturą a elektrokatalityczną aktywnością nanokatalizatorów do utleniania etanolu” – kierownik Magdalena Parlińska-Wojtan, nr UMO-2014/13/B/ST5/0449713
Badanie wpływu promieniowania jonizującego na strukturę chromatyny z wykorzystaniem nanospektroskopii molekularnej
No full textSTRESZCZENIE
Struktura chromatyny umożliwia upakowanie DNA, w którego nici jest zapisana informacja genetyczna. Chromatyna występuje na różnych poziomach organizacji.
Na najniższym poziomie organizacji występuje w postaci nukleosomów, a na najwyższym poziomie organizacji w postaci chromosomów metafazowych. Ze względu na kluczową rolę chromatyny w organizacji DNA, został zbadany wpływ metylacji DNA i histonu H3
na jej strukturę chemiczną. Ponadto, został także zbadany udział euchromatyny
i heterochromatyny w powstawaniu uszkodzeń w wyniku oddziaływania z wiązką protonów, co ma istotne znaczenie dla radioterapii.
Do badań struktury molekularnej chromatyny zostały wykorzystane dwie techniki nanospektroskopii molekularnej: spektroskopia Ramana wzmocniona na ostrzu sondy skanującej (TERS, ang. Tip- Enhanced Raman Spectroscopy) oraz spektroskopia w zakresie podczerwieni połączona z mikroskopią sił atomowych (AFM – IR, ang. Atomic Force Microscopy Infrared Spectroscopy). Spektroskopia TERS umożliwiła zbadanie wpływu metylacji zarówno DNA, jak i histonu H3 na strukturę chemiczną chromatyny na najniższym poziomie jej organizacji- pojedynczego nukleosomu. Za pomocą spektroskopii AFM – IR, wykonano pomiary pojedynczych chromosomów metafazowych człowieka, czyli chromatyny na najwyższym poziomie jej organizacji.
Na bazie przedstawionych w poniższej rozprawie wyników TERS, na podstawie zmiany intensywności pasma charakterystycznego dla wib. zasad A, C i G oraz δ(CH), a także C=C (1487 cm-1), zidentyfikowano dwie różne struktury nukleosomów: 1) charakteryzującą się brakiem obecności pasma dla liczby falowej 1487 cm-1 w przypadku liniowego DNA faga λ (głównie konformacja A) oraz 2) charakteryzującą się obecnością pasma dla liczby falowej
1487 cm-1 w przypadku kolistego DNA (pUC19, współistnienie konformacji A i B). Zanik intensywności pasma na pozycji spektralnej 1487 cm-1 został powiązany z powstawaniem wiązania wodorowego pomiędzy końcem NH2 kationowych reszt histonów z azotem N7 zasady guaninowej DNA w większym rowku DNA. Ponadto, w oparciu o otrzymane wyniki, stwierdzono, że na strukturę nukleosomów najistotniejszy wpływ ma konformacja DNA.
Za pomocą spektroskopii AFM – IR zweryfikowano wpływ organizacji i budowy chemicznej chromatyny na powstawanie aberracji chromosomowych w wyniku oddziaływania
z wiązką protonów. Pokazano, że procesy powstawania uszkodzeń radiacyjnych oraz
ich naprawy prowadzące do powstania chromosomów dicentrycznych oraz pierścieniowych zachodzą głównie w euchromatynie.
Podsumowując, badania nanospektroskopowe chromatyny na najniższym i najwyższym poziomie jej organizacji, umożliwiły lepsze wyjaśnienie i zrozumienie zmian spektroskopowych związanych z metylacją lub typem/konformacją DNA. Umożliwiły one także zbadanie czułości euchromatyny i heterochromatyny na uszkodzenia związane
z oddziaływaniem z wiązką protonów.SUMMARY
Genetic information is stored in the chemical structure of the DNA strand
and the chromatin structure allows the DNA packing and organization. Chromatin occurs
at various levels of the organization. At the lowest level of organization it forms
the nucleosomes, and at the highest level of organization it forms metaphase chromosomes. Due to the key role of chromatin in DNA packing, the influence of DNA and histone H3 methylation on its chemical structure was investigated. In addition, the participation
of euchromatin and heterochromatin in the formation of damage as a result of interaction with the proton beam was also examined, which is important for radiotherapy.
Two nanospectroscopic methods were used to study the chemical structure of chromatin: Tip- Enhanced Raman Spectroscopy (TERS) and infrared spectroscopy combined with atomic force microscopy (AFM - IR). TERS spectroscopy enabled studies of the effect of methylation of both DNA and histone H3 on the chemical structure of chromatin at the lowest level
of its organization - a single nucleosome. On the other hand, the AFM - IR spectroscopy enabled the spectroscopic measurements of individual human metaphase chromosomes, which represents the highest level of chromatin organization.
Based on the presented TERS results and the decrease of the intensity of band characteristic for vibrations of DNA bases (A, C, G) and δ(CH), and C=C (1487 cm-1), two different nucleosome structures were identified: 1) characterized by no band presence
at 1487 cm-1 in the case of linear phage λ DNA (mainly in A conformation) and 2) characterized
by the presence of the band at 1487 cm-1 in the case of circular DNA (pUC19, coexistence
of A and B conformations). Decrease of band intensity at 1487 cm-1 was related to the hydrogen bond formation between the NH2 terminal end of the cationic histone residues with the N7
nitrogen of the guanine DNA base in the larger DNA groove. In addition, based on the results obtained, it was concluded that the DNA conformation, not methylation itself, mainly influences nucleosome structure.
Using AFM - IR spectroscopy, it was possible to examine the contribution of two main types of chromatin: euchromatin and heterochromatin, in the formation of chromosomal aberrations as a result of interaction with the proton beam. It was shown that chromosome breaks caused by interaction with the proton beam, related to the formation of dicentrics
or rings, are formed mainly in euchromatin.
In conclusion, nanospectroscopic studies of chromatin at the lowest and the highest level of its organization allowed for a better explanation and understanding of the nature of observed bands in spectra and spectroscopic changes associated with methylation
or the type/conformation of DNA. They also enabled studies of the sensitivity of euchromatin and heterochromatin to damage associated with the interaction with the proton beam.Badania były prowadzone w ramach projektu Sonata pt. „Rola chromatyny w powstawaniu aberracji chromoso-mowych”, finansowanego przez Narodowe Centrum Nauki (Nr 2014/13/D/NZ1/01014) pod kierunkiem dr inż. Eweliny Lipiec22
Nowoczesne techniki detekcji promieni kosmicznych ultra-wysokich energii
No full textBadania nad promieniami kosmicznymi ultra-wysokich energii, powyżej 10¹⁸ eV, prowadzone są przy użyciu olbrzymich detektorów naziemnych rejestrujących wielkie pęki atmosferyczne (kaskady cza˛stek wtórnych) indukowane przez cząstki promieniowania kosmicznego w atmosferze. W ciągu ostatnich lat badania te doprowadziły do znacznego postępu w zrozumieniu promieni kosmicznych. Pomimo tego uzyskane wyniki wciąż nie pozwalają na wyznaczenie źródeł tych najbardziej energetycznych cząstek jakie znamy we Wszechświecie, czy na wyjaśnienie natury obserwowanego stłumienia widma promieni kosmicznych przy energiach większych niż 4 ×10¹⁹ eV. Wyjaśnienie tych zagadnień jest jednym z najważniejszych celów współczesnej astrofizyki. Jednocześnie te same wyniki wskazują że dalsze postępy w badaniach nad promieniami kosmicznymi ultrawysokich energii wymagają zwiększenia możliwości pomiarowych detektorów. Wynika stąd szczególna potrzeba poszukiwania nowych rozwiązań eksperymentalnych umożliwiających poprawienie dokładności pomiarów wielkich pęków, przy jednoczesnej redukcji kosztów budowy i obsługi detektorów. Praca ta poświęcona jest tym zagadnieniom. Przedstawiono w niej nowoczesne techniki detekcji promieni kosmicznych ultrawysokich energii, zarówno klasyczne dobrze sprawdzone metody, jak również i nową radiową metodę detekcji, intensywnie rozwijaną w ciągu ostatniej dekady, z którą obecnie wiąże się duże nadzieje. Omówione zostały również poszukiwania alternatywnych metod na przykładzie prac związanych z technikami mikrofalowej i radarowej detekcji
wielkich pęków. Przedstawiono również główne cele i plany rozbudowy największego
detektora promieni kosmicznych ultra-wysokich energii jakim jest Obserwatorium Pierre
Auger
Identyfikacja i charakterystyka izotopowych śladów awarii elektrowni jądrowej Fukushima Daiichi
No full text11 marca 2011 r. o godzinie 5:46 czasu UTC (14:46 JST) doszło do trzęsienia ziemi u wschodnich wybrzeży Japonii (The Great East Japan Earthquake). Japońska Agencja Meteorologiczna zlokalizowała hipocentrum zdarzenia 130 km na wschód od wybrzeża Sanriku (północno-wschodnia część wyspy Honsi¯u), na głębokości 24 km, na granicy dwóch płyt tektonicznych tj.: północnoamerykańskiej i pacyficznej, w pobliżu Rowu Japońskiego (rys.1.1) [1]. Trzęsienie to, o magnitudzie 9 (M 9) w skali Richtera [2], było jednym z pięciu największych zarejestrowanych w historii trzęsień ziemi na płycie pacyficznej (Chile 1960 (M 9.5), Chile 2010 (M 8.8), Alaska 1964 (M 9.2) i Sumatra 2004 (M 9.2)). Jego następstwem było zaskakująco wysokie tsunami z maximum dochodzącym do 10-15 m (przewidywania 3-6 m) [1]. Zarówno trzęsienie ziemi jak i tsunami wywołały zniszczenia m.in. w elektrowni jądrowej Fukushima Daiichi (FDNPP), doprowadzając do jednej z największych awarii jądrowych w historii
Heat Transfer in High Field Superconducting Accelerator Magnets
No full textThis monograph comprehensively describes the problem of heat transfer in superconducting accelerator magnets, which generate high magnetic fields and are cooled with superfluid helium at temperature of 1.9 K or normal fluid helium at a temperature of 4.2 K. The main objective of the research presented in the monography was to optimize the heat transfer in superconducting magnets in terms of their operation in accelerators. The magnets are affected by the shower of secondary particles generated by the particles lost from the beam or particle debris from experiments. The optimization of heat transfer in the superconducting magnets is essential for
accelerator efficiency during the collection of the data for physics analyses. The quench of magnets stops accelerator operation and affects the integrated luminosity
The superconductors are characterized by the critical surface determined by three parameters: the critical temperature (Tc), the critical current density (Jc) and the critical magnetic field (Bc). The particles lost from the beams or coming from the collision debris are hitting the vacuum pipe and generating a shower of secondary particles, which deposits energy in the magnets coils causing increase of the conductor temperature above a critical one and in consequence provokes the quench of magnets. A quench is the transition of a conductor from the superconducting to the normal conducting state which occurs irreversibly in the superconducting magnets if one of the three parameters: the magnetic field, the current density or the temperature exceeds a critical
value. In the research described in this monography the studied critical parameter is the
temperature and the figure of merit is the energy deposited in the conductor volume at which the quench occurs. This monograph contains the historical background and the overview of existing methods of solving of the heat transfer problem in multilayer systems, for example in the superconducting magnets. An essential part of the monography is the presentation of the original approach to the problem of optimizing the heat flow in superconducting magnets, designed and developed by the author of this monography and the experimental validation of this method carried out in the form
of mini-experiments, planned and executed by the author at CERN. In the monograph the details of calculations and measurements for the superconducting magnets currently installed and operating in the LHC are described as well as the status and analysis of superconducting magnets developed for the LHC upgrade in ~2025. The monograph
focuses on the heat transfer from the superconductor to the heat exchanger through a multilayer structure made of solid elements and channels occupied by the normal fluid or the superfluid helium. This monography summarizes many years of the author’s work and experience in this field and includes: the description of the model, the summary of the results obtained for the superconducting magnets installed in the LHC, the results of mini-experiments carried out at CERN and FERMILAB and a description of applications of the developed model in the process of design of a new superconducting magnets for the LHC upgrade. The examples of alternative numeric calculations and measurements are briefly discussed and extended bibliography is presented
Production of light neutral mesons in the ALICE experiment at the LHC
No full textLight pseudo-scalar neutral mesons have been studied in e+eˉ, hadron-hadron, hadron-nucleus and nuclear collisions for decades. The results associated with neutral mesons provide information that is as good as that which comes from charged pions or hadrons. However, they have the advantage that they are not affected by Coulomb forces as charged pions. Due to the fact that the differential cross-section can be factorized into short distance (perturbative) and long distance (non-perturbative) terms when sufficiently large momentum transfer occurs, the measurement of neutral meson spectra provides a chance to test NLO or NNLO pQCD calculations or to constrain parton distribution and fragmentation functions. The existence of the Quark-Gluon Plasma (QGP) state was postulated in seventies of the last century. The QGP is a highly dense and hot QCD medium in thermal equilibrium where quarks and gluons are almost free. The strongly interacting QGP state has been discovered at RHIC experiments in heavy-ion collisions and is also formed in nuclear collisions at the LHC. The QGP properties can be probed with neutral mesons. Hard (high pT) partons are produced in hard scatterings
at the early stage of a collision. Hard partons interact with the dense QGP medium, lose
energy, and emerge as quenched jets in the final state after hadronization. Modification of a jet energy results also in reduction of the energy of leading hadrons and in particular neutral mesons. This phenomenon, known as jet quenching, can be quantified via the nuclear modification factor which shows a large suppression of hadron yields at high pT in the most central AA collisions compared to pp collisions scaled by the number of nucleon-nucleon binary collisions. Thus, the measurement of neutral meson spectra constrains mechanisms of parton energy loss in dense systems via studies of the nuclear modification factor. The ALICE experiment has been designed to study the Quark-Gluon Plasma. However, not only heavy-ion collisions but also pp and pA collisions can be studied there. The π° and η mesons are reconstructed in ALICE mainly via their photonic decays. Photons can be directly measured in ALICE electromagnetic alorimeters, EMCal and PHOS or reconstructed from e+eˉ pairs which come from photon conversion in the central barrel detectors’ material. Calibration of detectors in which photons and electrons are identified plays a very important role. In this context, alibration of two detectors, the Time Projection Chamber (TPC) and the Electromagnetic Calorimeter (EMCal), of the ALICE detector is explained. The overview of the world results for many hadron-hadron, nucleus-nucleus and hadron-nucleus collisions collected in a very wide range of center-of-mass collision energy, from few GeV to few TeV, is given in the paper. Thanks to the LHC accelerator which provided pp collisions in the energy range
√s = 0.9 to 13 TeV, p-Pb collisions at √sNN = 5.02 and 8.16 TeV, as well as Pb-Pb
collisions at √sNN = 2.76 and 5.02 TeV, the ALICE experiment could extend neutral meson measurements to new energies unavailable before the LHC era. Inclusive π° and η meson production spectra have been measured in a wide pT range at mid-rapidity. The nuclear modification factor shows the large suppression in the central Pb-Pb collisions. The existence of strongly interacting QGP state of matter is confirmed. No suppression is observed in p-Pb collisions, which supports the thesis that suppression is a final state effect. The measured η/ π° ratio shows universal behaviour among systems and energies. However, deviation from mT scaling in very low pT range is indicated. The results from the ALICE experiment give new constraints on various models in both
perturbative and non-perturbative regimes. Data collected by ALICE in pp collisions at
√s = 13 TeV can provide very precise measurement of neutral meson spectra and information about jet fragmentation. Future measurements of neutral meson production spectra and isolated photon - jet correlations in pp collisions at √s = 13 TeV are discussed
Spin dynamics in inhomogeneous and defected low dimensional systems
No full textWybrane układy magnetyczne mogące służyć jako falowody dla fal spinowych zostały
zbadane pod względem konfiguracji równowagowych i wzbudzeń elementarnych. Wykryto
zlokalizowane stany o częstościach w przerwie wzbronionej i - co ciekawe - w paśmie fal
objętościowych na złączach łańcuchów spinowych w zależności od parametrów ich odd-
ziaływań. Stwierdzono brak fali przechodzącej na złączu ferromagnetycznych łańcuchów
spinowych sprzężonych oddziaływaniem antyferromagnetycznym. Używając oprogramowa-
nia do obliczeń mikromagnetycznych wyznaczono konfiguracje równowagowe oraz ksz-
tałty histerezy magnetycznej w łańcuchach płaskich eliptycznych cząstek magnetycznych.
Częstości i polaryzacje fal spinowych w takich łańcuchach zbadano za pomocą opro-
gramowania dostarczonego przez Wydział Fizyki i Nauk o Ziemi Uniwersytetu w Fer-
rarze. Mechanizm przełączania konfiguracji okazał się związany z falami spinowymi o
częstościach zdążających do zera (tzw. ”miękkimi” modami). Stwierdzono, że odzyskanie
konfiguracji antyferromagnetycznej w takich łańcuchach jest możliwe przez zmianę paramet-
rów anizotropii. Skonstruowano najprostszy dwuspinowy model makrospinów, zbadano
jego konfiguracje równowagowe oraz wykryto przejście, które będąc nieciągłym nie wykazuje
histerezy, zatem przejawia cechy przejścia drugiego rodzaju.Selected systems of different size scales have been studied in view of their applicability
as waveguides for spin waves in various frequency ranges. Localized interface states have
been found within a band of propagative waves on a junction of two ferromagnetic chains
in addition to bound states in the frequency gaps. Total reflection in the whole frequency
range has been found on an interface of two such chains coupled via antiferromagnetic
interactions. The magnetic ground states have been found with the use of a software
for micromagnetic computations for elliptically shaped flat nanoparticles (macrospins) of
permalloy arranged in 1D chains. Ranges of stability/metastability of particular configu-
rations as well as the related magnetic hysteresis loops resulting from the dipolar intera-
particle interactions have been delimited. The frequencies of low lying spin waves as well
as the corresponding spin precession profiles in such chains have been obtained with a
software provided by the Department of Physics and Earth Sciences of the University of
Ferrara. The mechanisms of the configuration switching under a homogeneous external
magnetic field have been shown to be related with softening of the appropriate spin waves.
A possibility of recovery of the stable antiferromagnetic configuration has been predicted
by varying the anisotropy of particles. A number of configurations in the simplest two-spin
model of macrospin chain have been revealed as a function of the macrospins separation
in the chain. An evidence of a discontinuous transformation without, however, a hysteresis
has been found.9
Ocena skażeń radioaktywnych i dawek dla wybranych elementów ekosystemów Antarktyki
No full textRozprawa prezentuje wyniki badań nad promieniotwórczością sztuczną (137Cs, 90Sr 238,239+240Pu, 241Am) i naturalną (: 40K, 230,232Th, 234,238U) w Antarktyce. Przeanalizowano 59 prób ze środowiska morskiego (kości, pióra, tkanki miękkie i skorupy jaj ptaków; kości, skóra, futro ssaków; muszle i tkanki miękkie mięczaka; ryby; algi) oraz 52 ze środowiska lądowego (mchy, porosty, trawa, gleba). Najistotniejszym wynikiem przedstawionym w pracy jest to, że średnie stosunki aktywności 238Pu/239+240Pu oraz stosunki masowe 240Pu/239Pu wyraźnie (istotnie statystycznie) różnią się między ekosystemem lądowym i morskim. Ekosystem morski charakteryzuje stosunkiem aktywności 0,102 i stosunkiem masowym 0,20, a ekosystem lądowy odpowiednio: 0,158 i 0,17. Wyniki 240Pu/239Pu i 238Pu/239+240Pu ekosystemie lądowym są zbieżne z danymi charakterystycznymi dla globalnego opadu promieniotwórczego. W ekosystemie morskim zauważa się wpływ źródeł o innym plutonowym stosunku izotopowym. Stosunek 137Cs/239+240Pu w środowisku lądowym jest zaniżony w stosunku do globalnego opadu radioaktywnego (w środowisku morskim nie wyznaczono tego parametru z powodu zbyt małej liczby wyników powyżej limitu detekcji), podobnie zaniżony jest stosunek 90Sr/239+240Pu na lądzie, ale także w próbach morskich. Natomiast 241Am/239+240Pu w obu środowiskach zachował wartość charakterystyczną dla globalnego opadu. Otrzymane wyniki pozwoliły przeprowadzić ocenę narażenia radiologicznego od sztucznej promieniotwórczości w ekosystemach Antarktyki. Maksymalna uzyskana całkowita wewnętrzna dawka roczna nie przekracza 400 μGy. Na podstawie tych analiz udało się wytypować gatunek wskaźnikowy: petrela śnieżnego (Pagodroma nivea).The dissertation presents the results of research on artificial (137Cs, 90Sr 238,239+240Pu, 241Am) and natural (40K, 230.232Th, 234,238U) radionuclides in Antarctic environment. 59 samples from the marine environment (bones, feathers, soft tissues, eggs’ shells of birds, bones, skin, mammalian fur, fish; mollusc meatand shells, algae) and 52 from the terrestrial environment (mosses, lichens, grass, soil) were investigated. The most interesting finding is that there is a clear difference (statistically significant) between the terrestrial and marine ecosystem in mean 238Pu/239+240Pu activity ratios and the 240Pu/239Pu mass ratios. The marine ecosystem is characterized by an activity ratio of 0.102 and a mass ratio of 0.20, and for the terrestrial ecosystem ratios are: 0.158 and 0.17, respectively. The 240Pu/239Pu and 238Pu/239+240Pu results from the terrestrial ecosystem are convergent with the data characteristic to radioactive global fallout. In the marine ecosystem, the influence of sources with a different plutonium isotope ratios is noticed. The 137Cs/239+240Pu ratio in the terrestrial environment is lower in comparison to the global fallout (in the marine ecosystem this parameter was not determined due to the too few results above the detection limit), the ratio 90Sr/239+240Pu on land is similarly lower than global fallout ratio, but also in marine samples. In both ecosystems 241Am/239+240Pu ratio kept the value characteristic to global fallout. The results obtained allowed to assess the radiological risk from artificial radioactivity in the Antarctic ecosystems. The maximum total annual internal dose achieved does not exceed 400 μGy. On the basis of these analyzes, the indicator species was identified: snow petrel (Pagodroma nivea).Badania finansowane były przez NCN
w ramach grantu: PRELUDIUM 9 (nr projektu: 2015/17/N/ST10/03116)13
Czwarte laboratorium Wiktora. Od zabawy do nauki
No full textDzieci kochają efektowne sztuczki. Te, które znalazły się w tej książeczce
nie wymagają wiele. Wystarczy zapał i to, co mamy w domu. Proponuję
zabawę dla dzieci, rodziców i dziadków.
Dzięki tym sztuczkom najmłodsi poznają podstawy fizyki. Będą obserwować
zjawiska, wymyślać ich nowe wersje, próbować innych, jeszcze
ciekawszych rozwiązań.
Ta książeczka to zachęta i przypomnienie najprostszych doświadczeń
fizycznych. Dorośli mogą pamiętać je z dawnych lat. Były wspaniałe.
Do takiej "nauki" dzieci na ogół nie trzeba zachęcać. A dzięki znajomości
fizyki, ich przyszłe życie będzie łatwiejsze. Lepiej będą rozumiały świat.
Życzę wszystkim "sztukmistrzom", eksperymentatorom oraz odkrywcom
radości i dumy z przeprowadzonych eksperymentów
Search for charged Higgs boson in the τ+jets final state with proton-proton collision data recorded with the ATLAS experiment
No full textPrezentowana praca zawiera opis poszukiwań naładowanych bozonów Higgsa
w kanale rozpadu H±→τ±ѵ w przedziale masowym 90-2000 GeV. Ich istnienie
przewidziane jest w wielu rozszerzeniach Modelu Standardowego. Analiza wykonana
została z użyciem 36 fb-1 danych zebranych przez detektor ATLAS w latach
2015-2016 przy energii w środku masy √s = 13 TeV.
W celu wyodrębnienia sygnału hipotetycznego H± od procesów opisywanych
przez Model Standardowy zastosowana została analiza wielowymiarowa będąca
rozwinięciem poprzednich metod poszukiwawczych. W końcowej analizie statystycznej,
jako zmiennej dyskryminacyjnej użyto wyniku klasyfikacji algorytmu
opartego o wzmacniane drzewa decyzyjne (Boosted Decision Trees, BDT). Dodatkowo,
ponieważ dla niskich mas naładowanego bozonu Higgsa, tj. pomiędzy
masą bozonu W, a masą kwarka szczytowego, kinematyka procesów t→bH± _ oraz
t→bW± może być bardzo podobna, dla rozróżnienia sygnału od tła wprowadzona
została zmienna wrażliwa na polaryzacje¸ leptonu tau. Analizowane dane okazały
się zgodne z przewidywaniami Modelu Standardowego. W związku z tym, wyznaczono
niezależne od modelu ograniczenie na produkcje¸ naładowanego bozonu
Higgsa σ(pp→[b]tH±)x BR(H±→τ±ѵ) wynoszące od 4.2 pb do 0.0025 pb dla
mas H± w przedziale 90–2000 GeV. Odpowiada to górnemu limitowi dla stosunku
rozgałęzień BR(t →bH±) x BR(H±→τ±ѵ) o wartości od 0.25% do 0.031% dla
mas H± w przedziale 90–160 GeV. W interpretacji modelu hMSSM wykluczono
wszystkie wartości tanβ dla mas H± poniżej 160 GeV. Podczas gdy, cały przedział
mas H± do 1100 GeV jest wykluczony dla tanβ ≥ 60 GeV.
Praca zawiera również opis pierwszego kompletnego wdrożenia tzw. metody
embedding dla danych zebranych przez detektor ATLAS w okresie Run-2. Technika
ta oparta jest na uniwersalności leptonowej rozpadu bozonu W. Pozwala to na
skonstruowanie próbek hybrydowych ze zdarzeń z danych, w których zastępuje się¸
miony pochodzące z procesu W±→μ±ѵ, pochodzącymi z symulacji hadronowo
rozpadającymi się¸ leptonami τ. Główną zaletą metody embedding jest jej ograniczona
zależność od symulacji Monte Carlo jedynie do dobrze zrozumianych rozpadów bozonu W oraz leptonu τ. Wszystkie pozostałe własności zdarzenia pochodzą¸ bezpośrednio z danych. Wykazano, przy użyciu części danych z 2015 roku, że technika ta znacząco poprawia precyzje¸ oszacowania tła zawierającego hadronowo rozpadające się¸ leptony t. W porównaniu do zdarzeń w pełni pochodzących z symulacji Monte Carlo systematyczna niepewność ilości
dominującego tła, pochodzącego z zawierających leptony τ procesów tt ̅, zostaje
zredukowana z 26% do zaledwie 11%.The thesis presents a search for charged Higgs bosons, predicted in many theories beyond the Standard Model, decaying via H±→τ±ѵ in the mass range between 90 and 2000 GeV. It is based on 36 fb-1 of data collected with the ATLAS detector at center-of-mass energy √s = 13 TeV in the years 2015 and 2016.
As an improvement to the former searches, a multivariate analysis is applied and
used to separate the H± signal from the Standard Model background processes. The Boosted Decision Trees, BDT, output score is used as the discriminating variable in the final statistical analysis. Furthermore, since at low H± masses i.e. between the W-boson and top-quark masses, the kinematics of the t→bH± and t→bW± decay products can be very similar, variable sensitive to the the τ lepton polarisation is additionally used to improve discrimination power. The data are found to be in agreement with the background-only hypothesis. Model-independent limits are set on the production cross-section times branching fraction σ(pp→[b]tH±)x BR(H±→τ±ѵ) between 4.2 pb and 0.0025 pb for the charged Higgs boson mass range of 90–2000 GeV, corresponding to upper limits between 0.25% and 0.031% for the branching fraction BR(t →bH±) x BR(H±→τ±ѵ) in the mass range 90–160 GeV. In the context of the hMSSM scenario, all tanβ values are excluded for mH± below 160 GeV, whereas the H± mass range up to 1100 GeV is excluded at tanβ = 60.
The presented thesis constitutes also the first complete implementation of the
embedding method in the ATLAS Run-2 analysis. The technique makes use of the lepton universality of the W boson decay by constructing hybrid samples with simulated hadronically decaying τ leptons replacing muons from W±→μ±ѵ events in data. The main advantage of the embedding method is that one relies on the simulations only for the well understood electroweak decays of W boson and τ lepton and all other event properties are taken directly from data. It has been proven on 2015 data that the technique presents a significant improvement in the precision of background estimation with true hadronically decaying τ leptons. Compared to the fully simulated events, the uncertainty on the yield of the dominant (tt) ̅ background containing true t leptons reduces from 26% to the mere 11%.This work was supported in part by National Science Centre grant
2017/25/B/ST2/0123419