Repository of the Institute of Nuclear Physics PAN
Not a member yet
364 research outputs found
Sort by
Dawka inhalacyjna od radonu (Rn-222) i jego krótkożyciowych pochodnych w zależności od parametrów powietrza wewnętrznego
No full textCelem pracy było zbadanie wpływu parametrów powietrza wewnętrznego na
dynamikę zmian wartości dawki inhalacyjnej od radonu i jego krótkożyciowych pochodnych
(rozumianej jako roczna dawka skuteczna E od wniknięcia izotopów radonu i jego produktów
rozpadu do płuc drogą oddechową). Dawka E była określona dla aktualnie wyliczanych
wartości współczynnika równowagi F oraz współczynnika konwersji dawki DCF. W tym celu
przeprowadzono pomiary stężenia radonu oraz stężenia frakcji wolnej i związanej jego
produktów rozpadu. Dodatkowo wykonano pomiary stężeń ilościowych i masowych cząstek
aerozoli obecnych w powietrzu wewnętrznym oraz pomiary parametrów klimatu
wewnętrznego (temperatura, ciśnienie, wilgotność).
Pomiary wykonano w auli Wydziału Inżynierii Środowiska Politechniki Lubelskiej
(WIŚPL) - pomieszczeniu wyposażonym w zaawansowany system klimatyzacyjny. Obecność
systemu klimatyzacji oraz zmiana jego trybów pracy pozwoliły sterować składem badanego
powietrza (wyrażonym przez stopień recyrkulacji powietrza) oraz jego szybkością przepływu.
Wpływ tych parametrów na zmianę wartości obliczanej dawki inhalacyjnej oraz na zmianę
innych parametrów powietrza wewnętrznego (stężenia aerozoli, parametrów klimatu
wewnętrznego) również został zanalizowany.
Zbadano ponadto wpływ dodatkowych źródeł aerozoli, obecnych w życiu codziennym
(np. dymu tytoniowego), na stężenia produktów rozpadu radonu, a tym samym na wartości
dawki inhalacyjnej od radonu i jego krótkożyciowych pochodnych, otrzymywanej przez ludzi
przebywających w pomieszczeniach.
Na podstawie analizy danych zebranych i przedstawionych w pracy można wysnuć
wnioski o konieczności prowadzenia pomiarów nie tylko stężenia radonu, ale również obu
frakcji jego produktów rozpadu, w celu dokładnego wyznaczenia wartości dawki inhalacyjnej od tych izotopów. Tylko takie kompleksowe pomiary dadzą informację o rzeczywistych
wartościach zarówno współczynnika równowagi F, jak i współczynnika konwersji dawki
DCF. Przyjmowanie stałych wartości współczynników F i DCF (np. wartości podanych w
raportach komisji ICRP) może prowadzić do niedoszacowań lub przeszacowań wartości
dawki. W przypadku niemożności prowadzenia pomiarów stężenia pochodnych radonu
powinno się stosować aktualnie przyjęte wartości współczynnika konwersji dawki DCF,
wyznaczone w oparciu o stosowane modele dozymetryczne.
Zarówno pomiary wykonane w klimatyzowanym pomieszczeniu auli WIŚPL,
jak i w standardowym pomieszczeniu laboratoryjnym IFJ PAN pokazały, że różne tryby
pracy układu klimatyzacji oraz obecność dodatkowych źródeł aerozoli atmosferycznych mogą
znacząco wpływać na dynamikę zmian wartości stężenia radonu, a przede wszystkim obu
frakcji jego produktów rozpadu. Tym samym znaczącym zmianom ulegają wartości dawki
inhalacyjnej od tych izotopów.
Bazując na przedstawionych w pracy wynikach, można zaproponować taki tryb pracy
klimatyzacji, który będzie gwarantował użytkownikom pomieszczeń biurowych
i mieszkalnych, wyposażonych w system klimatyzacji, jak najmniejsze narażenie na radon
i jego produkty rozpadu. Takim trybem pracy klimatyzacji będzie tryb ciągły AC ON
(klimatyzacja działa non-stop) z wyłączonym systemem recyrkulacji powietrza i możliwie jak najwyższym stopniem szybkości przepływu powietrza nawiewanego do auli. Stały dopływ
powietrza zewnętrznego o niskiej zawartości stężenia radonu i jego pochodnych będzie
gwarantował, że dawka inhalacyjna od tych izotopów będzie na możliwie najniższym
poziomie, nawet w przypadku, gdy do pomieszczenia z zewnątrz dostaną się stosunkowo
duże ilości aerozoli atmosferycznych. W przypadku, gdy ciągła praca układu klimatyzacji jest
niekorzystna, np. z powodów ekonomicznych, należy zastosować jej mieszany tryb pracy
AC ON/OFF (klimatyzacja działa w trakcie dnia i jest wyłączana na noc). Parametry
recyrkulacji i szybkości przepływu powinny być ustawione jak w trybie ciągłym AC ON
opisanym wyżej. Jak pokazały pomiary, wartości dawki inhalacyjnej od radonu i jego
krótkożyciowych pochodnych są kilkukrotnie niższe w czasie dnia, gdy klimatyzacja pracuje,niż w czasie nocy, gdy jest wyłączona.The aim of this study was to examine the influence of changes in indoor air parameters
on the effective dose due to radon and its short-lived progeny inhalation - E. This dose was
determined for currently calculated values of F and DCF coefficients. The measurements of
radon and both fractions of its decay products were carried out in an auditorium at the
Environmental Engineering Faculty (Lublin University of Technology, Poland).
Additionally, the measurements of quantitative and mass concentrations of aerosol particles
(present in the indoor air) as well as measurements of indoor climate parameters (temperature,
pressure, humidity) were performed.
The auditorium is equipped with an advanced air-conditioning system - AC.
The presence of the air-conditioning system and the change of its operating modes made it
possible to control the composition of the air tested (expressed by the degree of air
recirculation) and air flow rate. The effect of these parameters’ changes on the calculated
inhalation dose E and on the change of other indoor air parameters (aerosol concentration,
indoor climate parameters) has been examined.
Additionally, in the laboratory room at the Institute of Nuclear Physics PAN
measurements of the impact of additional aerosol sources (eg tobacco smoke) on the increase
of concentration of radon decay products, and thus the increase of dose E were made.
The analysis of collected results lead to conclusion that there is a need to measure not
only radon concentration, but also both fractions of its decay products, in order to accurately
determine the effective dose E due to these isotopes inhalation. Such comprehensive
measurements will give information about the actual values of both: F equilibrium factor and
the DCF dose conversion factor. Assuming fixed constant values of F and DCF can lead to
underestimates or overestimates of the values of dose E. If, for some reasons, measurements
of radon progeny concentration aren’t possible, it is recommended to use the currently
adopted values of the DCF coefficient, which are determined based on dosimetry modeling. Measurements in the air-conditioned auditorium showed that different modes of airconditioning
operation and change of its parameters can significantly influence the dynamics
of changes in the radon concentration values and, above all, both fractions of radon decay
products and thus values of inhalation dose E due to these isotopes.
Based on these results it is possible to propose an air-conditioning mode that will
guarantee the users of the auditorium (or any other air-conditioning office or living room) the
lowest possible exposure to radon and its decay products. In other words, the inhalation dose
obtained due to these isotopes will be the lowest. This mode of AC operation will be the
continuous mode – AC ON with the air recirculation system turned off and the highest
possible value of the air flow rate supplied to the auditorium. The constant supply of external
air with a low concentration of radon and its progeny will guarantee that the inhalation dose
due to these isotopes will be as low as possible, even if relatively large amounts of
atmospheric aerosols will enter the room from outside. In the case when the continuous mode
of AC operation is unfavorable, eg for economic reasons, its mixed mode AC ON/OFF should
be used (parameters related to recirculation and flow rate should be set at the same level as in the AC ON continuous mode described above). Measurements showed that the values of the effective dose E due to radon and its short-lived progeny inhalation are several times lower during the day when air-conditioning is working than during the night when AC is turned off.Część wyników w pracy zostało wykonanych w ramach projektu badawczego
„Wpływ parametrów powietrza wewnętrznego na dynamikę zmian stężenia radonu
i jego pochodnych”
finansowanego przez Narodowe Centrum Nauki, umowa Nr 7454/B/TO2/2011/40.11
From Classical to Plasma Tomography
No full textThis monograph is an attempt at a comprehensive treatment of tomographic
reconstruction methods with the special emphasis on the application in fusion research.
Therefore, the main volume of the book is devoted to tomographic inversion methods that
are either commonly used in the fusion research or they have just been developed and
published by me or other researchers. However, detailed explanation and discussion of
plasma tomography principles would not have been possible without giving an
introduction to classical tomographic reconstruction methods. By these classical methods,
I mean here analytical and algebraic methods commonly applied not only in medicine but
also in many different fields such as geophysics, bioscience or material science.
Inversion methods applied in plasma tomography significantly differ from classical ones.
This is mostly due to the nature of the data collected in tomographic experiments carried
out with fusion devices. The algebraic reconstruction method, shortly described in
Chapter 5, can be considered as a link between classical tomographic methods described in the preceding part of the book and reconstruction methods that are specific to fusion research. In fact, most of the reconstruction methods used in fusion science belong indeed to the class of algebraic methods. However, due to the fact that measured data sets are sparse and the reconstruction problem is strongly ill-posed, specific methods that include a regularisation are required. This is shown and discussed in Chapter 6.
My main motivation in publishing this work was a desire to share, with the widest possible
readership, a comprehensive monograph on plasma tomography. I would expect the
target audience to be primarily academics, with a special emphasis on graduate and PhD
students from plasma physics and fusion research community. I hope that this book can
serve as a self-contained resource for PhD students wishing to extend their knowledge on
plasma tomography. I tried to present as many practical applications as possible, focusing
mostly on the recent advances made with tokamak devices.
I assume the Reader is familiar with the basic concepts of plasma physics and
thermonuclear fusion, as well as with basic mathematical apparatus such as linear
algebra. The introductory chapters and proofs of presented theorems should help the
Reader to immerse into the ideas presented through the book. For the sake of clarity,
some detailed information and additional proofs are postponed to the appendices
Application of Monte Carlo methods in transport modelling of the therapeutic proton beam
No full textKorzystny rozkład dawki cechujący terapię jonową spowodował wzrost liczby centrów terapii
hadronowej, głównie protonowych. Techniki z użyciem wiązek protonowych wymagają bardziej
zaawansowanych procedur zapewnienia jakości w zakresie dozymetrii i planowania leczenia. Dlatego
zastosowanie metod Monte Carlo (MC) stało się nieodłącznym standardem stosowanym w
ośrodkach terapii protonowej jako równoległe narzędzie, cechujące się wysoką precyzją i szerokim
wachlarzem zastosowań.
W Centrum Cyklotronowym Bronowice (CCB), wyposażonym w nowy cyklotron Proteus C-
235, oddano do użytku stanowisko z wiązka poziomą dedykowane do radioterapii protonowej czerniaka gałki ocznej (ang. ELTR) i dwa pomieszczenia z obracanym ramieniem tzw. stanowiska
gantry (ang. GTR) do napromieniania guzów o innej lokalizacji. Celem pracy było zbudowanie
komputerowych modeli wiązki stanowisk ELTR i GTR, przydatnych we wdrażaniu stanowisk w
procesie leczenia. Zadaniem modelu wiązki ELTR była optymalizacja układu pasywnego rozpraszania
wiązki spełniającego kliniczne wymogi napromienia« pacjentów z nowotworami gałki ocznej.
Celem skonstruowania modelu wiązki GTR było uzyskanie poprawek do mierzonych rozkładów
dawki, potrzebnych do właściwego skonfigurowania i weryfikacji systemu planowania leczenia ( ang.
TPS commissioning).
Modele wiązki ELTR i GTR zostały przygotowane w kodzie MC FLUKA służącym do oblicze«
transportu cząstek. Symulacje były uruchamiane na klastrach obliczeniowych dostępnych w Infrastrukturze PL-Grid. Weryfikacja charakterystycznych parametrów wiązki: zasięgu wiązki, szerokości dystalnego spadku dawki, szerokości połówkowej piku Bragga, stosunku dawki maksymalnej do wlotowej czy poprzecznych rozmiarów wiązki ołówkowej (śladu wiązki ang. spot) prowadzona była w oparciu o zmierzone rozkłady dawki głębokiej i poprzeczne profile wiązki protonowej.
Wykorzystując model ELTR, analizie poddano układy formowania wiązki złożone z folii tantalowych
jako rozpraszaczy o zmiennej grubości i promieniu. Z 87 przeanalizowanych układów,
wybrano optymalne trzy spełniające kliniczne wymogi wiązki rozproszonej dotyczące szerokości
półcieni, płaskości poprzecznej pola i szerokości poprzecznej pola. Układy te to: układ z pojedynczą
folią 60 _m Ta, układ z dwiema foliami 25 _m i 60 _m Ta oraz układ podwójnego pierścienia (ang. dual ring) zawierający wewnętrzny dysk Ta o promieniu r = 6 mm i grubości 80 _m wraz z pierścieniem PMMA o grubości 1 mm. Układ podwójnego rozpraszania cechowała dawka do 28% wyższa w porównaniu do pozostałych dwóch układów pojedynczego rozpraszania, i o 33%
wyższa od obecnego systemu pojedynczego rozpraszania w ELTR.
By uwzględnić wkład do rozkładu dawki wynikający z dalekozasięgowych reakcji jądrowych
wiązki protonowej w ośrodku na stanowisku gantry, zasymulowany został detektor o promieniu
r = 20 cm, umożliwiający obliczenie scałkowanego rozkładu dawki głębokiej (ang. Integral Depth-
Dose distribution, IDD) z wykorzystaniem skonstruowanego modelu wiązki GTR. Obliczone krzywe
IDD pozwoliły na korekcją danych pomiarowych zmierzonych komorą Bragga (ang. Bragg Peak
Chamber), sięgające 8:8% dla najwyższej energii wiązki 226:08 MeV . Wyliczone krzywe IDD
zostały wzięte jako dane wsadowe wymagane do skonfigurowania systemu planowania leczenia
Eclipse ver. 13.6. Od 2016, model wiązki w systemie planowania leczenia Eclipse, uzyskany w oparciu
o skorygowane rozkłady dawki jest wykorzystywany do przygotowania planów pacjentów w
CCB.
Kod MC FLUKA okazał się przydatnym narzędziem do modelowania transportu terapeutycznych
wiązek protonowych w CCB. Analiza poprzecznych i głębokościowych rozkładów dawki
pozwoliła na wyselekcjonowanie kluczowych parametrów wiązki, koniecznych do weryfikacji obu
komputerowych modeli wiązek. W przypadku ELTR, zastosowanie metod MC przy optymalizacji
układu rozpraszania pozwoliło na ograniczenie prac ekperymentalnych. W przypadku uzyskanego
modelu wiązki GTR, użycie metod MC umożliwiło pokonanie ograniczeń związanych z rozmiarem
detektora, w efekcie owocując poprawkami rozkładów dawki o wysokiej precyzji, umożliwiającymi
dokładniejsze planowanie terapii. Załączone przykładowe pliki kodu FLUKA z uproszczonymi modelami wiązek dla ELTR i GTR, wraz z podanymi parametrami modelu wizki GTR3 pozwalaj¡ na
podjęcie symulacji wykorzystujących wiązki protonowe CCB np. przy planowaniu eksperymentów
z dziedziny fizyki medycznej czy radiobiologii.Favourable dose distribution in light ion therapy has led to a growing number of hadron
therapy facilities, mainly proton sites. While the usage of proton beams requires more com-
plex quality assurance procedures in terms of dosimetry and treatment planning, application
of the Monte Carlo (MC) methods has become an inherent standard of proton facilities as
a complementary, high-precision and multi-purpose dosimetry tool.
At the Cyclotron Centre Bronowice (CCB) with a new cyclotron Protecus C-235 three
treatment rooms have been developed for proton radiotherapy: one with a horizontal line
for eye melanoma treatments (ELTR) and two gantry rooms (GTRs) with a rotating beam
for other tumour sites. The aim of this work was to develop beam models for each beam line
separately. The role of the ELTR beam model was to optimise the passive scattering system
to ful l clinical requirements concerning eye melanoma patient irradiation. The GTR beam
model was developed to derive corrections of the dose distribution resulting from the limited
size of the Bragg Peak Chamber (BPC). Calculation of the corrected dose distribution was
needed for the proper commissioning of the treatment planning system (TPS).
The ELTR and GTR beam models were developed with the FLUKA particle transport
MC code and simulations were run on clusters available within the PL-Grid Infrastructure.
Measured depth-dose distributions and lateral dose pro les of the proton beam were used
as a reference for the veri cation of the characteristic beam parameters: beam range, dose
distal fall-o , Bragg peak width, maximum to entrance dose ratio and lateral spot size.
The ELTR beam model was applied to optimise the beam forming elements, with tanta-
lum foils de ned as scatterers with variable scatterer thickness and radius. From 87 analysed
set-ups, the nal three were selected ful lling clinical requirements of the scattered beam
parameters lateral penumbrae, lateral eld atness and lateral eld width. These were: a
single foil of 60 m Ta, two foils of 25 m and 60 m Ta and a dual ring of r = 6 mm
80 m Ta disk with 1 mm PMMA ring. The double scattering geometry resulted in up to
28% higher dose at the isocentre with reference to the remaining two single scattering set-
ups, and a 33% higher dose when compared to the single scattering set-up currently applied
at the ELTR.
The GTR beam model enabled the calculation of the Integral Depth-Dose (IDD) dis-
tribution with a detector radius of r = 20 cm, su cient to account for low-dose envelope
surrounding single pencil beam. The maximum obtained dose di erence, when compared
with the Bragg Peak Chamber measurements, reached 8:8% for 226:08 MeV beam energy.
The calculated IDD curves were taken as input in the commissioning of the Eclipse ver.
13.6 TPS. Since 2016 the TPS is used for treatment planning at CCB.
The FLUKA MC code was found useful for proton transport modelling of the CCB
therapeutic beams. Lateral and depth-dose distribution analysis allowed the selection of the
crucial beam parameters required for MC beam model veri cation. In the case of ELTR, the
MC modelling facilitated scattering system optimisation, saving beam-time and man power.
The GTR MC-based beam model enabled detector size limitations to be overcome, deliv-
ering corrections of the dose distributions for treatment planning. The attached exemplary
FLUKA les with a simpli ed ELTR and GTR beam model, together with the given GTR
beam model parameters, allow for free access in simulations with CCB proton beams, e.g.
in planning new experiments in medical physics and radiobiology.Marian Smoluchowski Scientific Consortium KNOW.
This research was supported in part by PL-Grid Infrastructure.13
The top-down method of extensive air shower reconstruction: its feasibility and prospects for testing nuclear interaction models
No full textPrzedmiotem niniejszej pracy jest przedstawienie metody rekonstrukcji wielkich peków
atmosferycznych indukowanych przez promieniowanie kosmiczne najwyzszych energii, tak
zwanej metody top-down. Wielkie peki atmosferyczne sa rekonstruowane na podstawie
pomiarów podłuznego i poprzecznego rozkładu czastek w peku, z wykorzystaniem symulacji
rozwoju tych peków. Do symulacji rozwoju peków sa stosowane modele oddziaływan
jadrowych. Poniewaz sa one stosowane w zakresach energii wykraczajacych poza
energie dostepne w akceleratorach, wykorzystuje sie ekstrapolacje własnosci modeli. Własnosci
modeli po zastosowaniu ekstrapolacji nie sa kalibrowane. Uzycie w/w ekstrapolacji,
jak i fakt, ze wyniki analizy peków zrekonstruowanych za pomoca tych modeli
sa niespójne z wynikami innych analiz, skutkuje potrzeba testowania modeli oddziaływan
jadrowych. Uwaza sie, ze metoda top-down wychodzi naprzeciw tym oczekiwaniom.
W pracy tej zostały zaprezentowane własnosci ulepszonej metody top-down, tj. wyniki
testów spójnosci uzywanej wersji metody top-down. Dane uzyte do testów zostały wygenerowane
z uzyciem metody Monte Carlo. Zostało wykazane, ze ulepszona wersja metody
daje poprawne wyniki dla danych Monte Carlo. Nastepnie metoda ta została uzyta do
rekonstrukcji danych rzeczywistych. Pokazano, ze wyniki rekonstrukcji top-down danych
rzeczywistych sa niekonsystentne, a uzyskane rozbieznosci sa analogiczne do rozbieznosci
uzyskanych w innych analizach z wykorzystaniem poprzednich wersji metody top-down.The subject of this thesis is to present extension of so called top-down reconstruction
method, used for reconstruction of extensive air showers induced by the high energy cosmic
rays. To reconstruct an extensive air shower the measurements of the longitudinal and
lateral distributions of particles are used, as well as the simulations of shower development.
Such simulations require models of hadronic interactions. Since the energies at which the
models are used exceed the energy of accelerator data, the extrapolations of interaction
models are used. Such extrapolations are not calibrated. A use of the extrapolations and
fact that the results of the air shower analyses are not in agreement with other types
of shower analyses, causes that the calibration tests of extrapolated interaction models
are required. The top-down method may turned to be helpful in such calibrations. An
improved version of the top-down method is presented in this thesis. Using generated
Monte Carlo data the tests of intrinsic consistency of improved version of the top-down
method are shown. It was shown that the improved version provides consistent results.
Subsequently the method was applied to the real data. It was shown that the results are
inconsistent and these inconsistencies are in agreement with the results obtained with the
previous versions of the top-down method.This research was partially supported by the National Science Centre grant
No. 2016/23/B/ST9/01635.10
CREDO Week 2018 – Wykład dr. Łukasza Lamży
No full textFilm przedstawiający wykład dr. Łukasza Lamży, wygłoszony 4 października 2018 roku podczas konferencji CREDO Week 2018
Higgs physics at the CLIC electron–positron linear collider
No full textThe Compact Linear Collider (CLIC) is an option
for a future e+e− collider operating at centre-of-mass energies
up to 3 TeV, providing sensitivity to a wide range of
new physics phenomena and precision physics measurements
at the energy frontier. This paper is the first comprehensive
presentation of the Higgs physics reach of CLIC
operating at three energy stages: √s = 350 GeV, 1.4 and
3 TeV. The initial stage of operation allows the study of
Higgs boson production in Higgsstrahlung (e+e− → ZH)
and WW-fusion (e+e− → Hνe ¯νe), resulting in precise measurements
of the production cross sections, the Higgs total
decay width ΓH, and model-independent determinations of
the Higgs couplings. Operation at √s > 1 TeV provides
high-statistics samples of Higgs bosons produced through
WW-fusion, enabling tight constraints on the Higgs boson
couplings. Studies of the rarer processes e+e− → t¯tH and
e+e− → HHνe ¯νe allow measurements of the top Yukawa
coupling and the Higgs boson self-coupling. This paper
presents detailed studies of the precision achievable with
Higgs measurements at CLIC and describes the interpretation
of these measurements in a global fit
Electron injection at high mach number non-relativistic perpendicular shocks
No full textPowszechnie uważa się, że galaktyczny składnik promieniowania kosmicznego jest produkowany w falach uderzeniowych pozostałości po wybuchach supernowych. Paradygmat ten przyjmuje, że cząstki promieniowania kosmicznego przyspieszane są˛ w procesie dyfuzyjnej akceleracji na frontach fal uderzeniowych (Diffusive Shock Acceleration, DSA). Aby uczestniczyć w procesie DSA, cząstki muszą jednak wcześniej zostać przyspieszone do relatywistycznych energii. Jest to tak zwany problem injekcji (wrzucania) cząstek do procesów przyspieszania na szokach. Ten trudny problem w teorii DSA stanowi jedno z wciąż nierozwiązanych zagadnień. Przedmiotem badań przedstawionych w niniejszej pracy są˛ mechanizmy wrzucania elektronów w
nierelatywistycznych prostopadłych szokach o dużej liczbie Macha, z zastosowaniem do szoków młodych pozostałości po supernowych. Badania prowadzone są˛ za pomocą˛ dwuwymiarowych kinetycznych symulacji numerycznych typu Particle-In-Cell (PIC) i dotyczą˛ nieliniowej struktury szoków oraz procesów wrzucania elektronów w plazmie o niskiej i umiarkowanej temperaturze (parametr beta dla plazmy βe = 5 _ 10-4 i βe = 0:5), dla różnych orientacji średniego prostopadłego pola magnetycznego względem płaszczyzny symulacji (kąty φ = 0o;45o and 90o). Odbicie jonów od fali uderzeniowej prowadzi do powstania włóknistej struktury pola magnetycznego w prekursorze fali, będącej wynikiem niestabilności Weibla, oraz wzbudzenia elektrostatycznych
modów bunemanowskich w stopce szoku. We wszystkich badanych przypadkach elektrony zostają silnie przyspieszone w stopce szoku wskutek tzw. procesu serfowania na szoku (Shock- Surfing Acceleration, SSA). Efektywność tego mechanizmu, jak i następujących po nim procesów przyspieszania, silnie zależy od orientacji średniego pola magnetycznego. Dla konfiguracji z polem prostopadłym do płaszczyzny symulacji (φ = 90o) frakcja nietermicznych elektronów jest znacznie większa niż dla innych orientacji. Szoki w plazmie o umiarkowanej temperaturze wrzucaja˛ elektrony efektywniej. Dla kątów φ = 0o oraz 45o obserwuje się w prekursorze zjawisko spontanicznej turbulentnej rekoneksji magnetycznej, które umożliwia dodatkowe przyspieszanie
elektronów do wysokich energii. Badania efektywności występowania rekoneksji magnetycznej wykazują silną zależność tempa produkcji wirów magnetycznych od temperatury plazmy przed szokiem. Tempo to także zmienia się w badanym zakresie parametrów numerycznych, takich jak wielkość zredukowanej masy jonów oraz orientacja średniego pola magnetycznego. Wyznaczone rozkłady energetyczne elektronów są˛ poddane szczegółowej analizie. Uzyskane wyniki omawiane
są w kontekście Na podstawie uzyskanych wyników wnioskuje się także o naturze badanych procesów w pełni trójwymiarowych układach.It is generally believed that galactic component of cosmic rays (CRs) are produced by
supernova remnant (SNR) shocks. SNR paradigm states that CR are accelerated via diffusive shock acceleration (DSA). To be accelerated via DSA mechanism particles with relativistic energies are needed. This, the so-called injection problem, is the most difficult and still unresolved issue of DSA theory. Electron injection mechanisms at high Mach number nonrelativistic perpendicular shocks for the parameters that are applicable to young SNR shocks are under consideration here. Using two-dimensional kinetic particle-in-cell (PIC) simulations we explore the nonlinear shock structure and electron injection mechanisms for plasmas with low and moderate temperature (plasma beta βe = 5 _ 10-4 i βe = 0:5), various orientations of the large-scale perpendicular magnetic field with respect to the simulation plane (φ = 0o;45o and 90o). Ion reflection off the shock leads to the formation of magnetic filaments in the shock ramp, resulting from Weibel-type instabilities, and electrostatic Buneman modes in the shock foot. In all cases electrons are strongly energized via the shock-surfing acceleration (SSA) mechanism in the shock foot. SSA efficiency and further acceleration mechanisms beyond SSA
strongly depends on the large-scale magnetic field orientation. For strictly out-of-plane field (φ = 90o) the fraction of supra-thermal electrons is much higher than for other configurations. Shocks in plasma with moderate temperatures provide more efficient electron pre-acceleration. For runs with φ =0o and 45o the large-scale magnetic field configuration spontaneous turbulent magnetic reconnection in the shock ramp present additional channel of electron acceleration to nonthermal energies. Magnetic vortex statistics and properties are investigated. We demonstrate a dependence of the magnetic vortex generation rate on the temperature of the upstream plasma
and also on numerical parameters of the simulations, such as the ion-to-electron mass ratio and the magnetic field orientation. We discuss the resulting electron spectra and the relevance of our results to the physics of fully three-dimensional systems.Narodowe Centrum Nauki130DEC- 2013/10/E/ST9/0066
Commissioning, operations and monitoring of the large scale tracking system for the ATLAS experiment
No full textThis monograph describes the control, operation and performance as-
pects of the ATLAS Inner Detector at the Large Hadron Collider at
CERN. The Inner Detector is a large system with almost 90 mil-
lion readout channels. It combines semiconductor devices (pixels and
silicon strip) and straw gaseous detectors to measure trajectories of
the charged particles emerging from proton-proton collisions and to
reconstruct vertices of the interactions. A specialised Detector Con-
trol System designed to allow robust and safe operations of the Inner
Detector is described. The details of the environmental management
projects as well as the tools for monitoring of the radiation levels inside
the Inner Detector volume and protection against beam induced acci-
dents are given. The improvements done in the Inner Detector during
the long technical stop at the LHC to prepare for proton bunches col-
lisions every 25 ns, with the energy √ s =14 TeV and instantaneous
luminosity ∼ 1 × 10 34 cm− 2 s− 1 are mentioned. Finally, the combined
Inner Detector tracking performance at the beginning of the second
season of data taking at LHC is presented
