Estágios de Verão 2017 para alunos MEFT (2º-4º anos) (by Fernando Barao)


Índice

Tutorial ROOT: The Data chain of an experiment
svn commands
Estágios AMS
Estágios SNO+


ROOT tutorial: the data chain of an experiment

The data chain of an experiment (F Barao, IST Jul 2017)
código C++ macro ROOt para gerar Tree e posterior análise (F Barao)

svn commands

Actividades relacionadas com a experiência AMS

A experiência AMS (ver link da nasa por exemplo, http://ams.nasa.gov/) encontra-se instalada na estação espacial internacional desde Maio de 2011 a recolhar dados, isto é, raios cósmicos - maioritariamente protões - que atravessam o detector e nele deixam sinais. AMS possui todas as características de um detector de partículas e permite por isso, a identificação dos diferentes tipos de partículas que o atravessam: protões, electrões, positrões, antiprotões, hélios, ...
A instalação do detector fora da atmosfera terrestre transforma-o num observatório único do Universo e onde se esperam contribuições para o problema "de que é feita a matéria escura?" Para além disso, AMS permitirá medir com uma resolução nunca antes alcançada, os espectros das diferentes partículas constituintes dos raios cósmicos até energias de alguns TeV. AMS detecta e regista cerca de 500 acontecimentos por segundo. Isto correposnde a cerca de 15 mil milhões de acontecimentos acumulados por ano, dos quais cerca de 90% são protões, 1% electrões, 0.1% positrões, 0.01% antiprotões, etc.

1. Solar modulation of cosmic rays

The Sun emits a continuous stream of highly conductive plasma that permeates the entire Solar system, transporting Solar magnetic field lines with it. The Solar magnetic field changes the direction and energy of cosmic-rays inside the Solar system, creating an effect known as Solar modulation. Cosmic-ray flux is especially sensitive to this effect on the low energy range, up to 30 GV. The goal of this work is to explore the simulation of this phenomenon in 1 and 2 dimensions (radial and polar) under the numerical scheme of finite difference.

It is possible to compare the numerical solution with a 2D stochastic approach, named SOLARPROP. Anyway, the good thing would be to be able to develop a 1D stochasti solution in order to master the technique.

Biblio:

Detailed working plan:

2. Simulation of mass-based reference distributions (templates) measuring the abundance of isotopes He3 and He4 in the Helium cosmic-ray flux

About 10% of all cosmic particles are helium (Z=2), they are composed mainly by He3 and He4 isotopes and the ratio He3/He4 varies from 10 to 20%, as a function of magnetic rigidity. Taking into account uncertainties in the measurements of both velocity and magnetic rigidity, mass-based distributions can be developed and applied to data in order to statistically determine the populations of these isotopes in the cosmic-ray helium flux. The students are proposed to develop a small Helium (and its isotopes) flux simulation which reproduces AMS-02 data in order to estimate the He3/He4 ratio.

Bibliografia:


Actividades relacionadas com a experiência SNO+

3. Particle identification in SNO+ - development of a numerical tool

SNO+ is a multi-purpose neutrino experiment located deep underground in Sudbury (Canada). The light emitted in the liquid scintillator and its time profile can be estimed with the help of a numerical tool under development in C++. Algorithm paralelization can also be envisaged in order to improve the numerical performance.

Plano de trabalho:
SNO+ é uma experiência subterrânea para detecção de neutrinos localizada em Sudbury, Canada. O principal objectivo da experiência é a procura decaimento duplo-beta sem neutrinos utilizando para tal o radioisótopo Te-130 misturado num cintilador líquido.
Para além disso, incluem-se como outros objectivos de física o estudo de geo-neutrinos e de neutrinos provenientes de supernovas ou matéria escura. A determinação da direcção do neutrino incidente e a capacidade de separar luz de cintilação e luz de cerenkov é particularmente importante para alguns destes canais de física.

Uma partícula carregada como por exemplo o electrão, ao atravessar o cintilador líquido, perde energia e esta é convertida em luz de cintilação que é radiada de forma isotrópica. Esta radiação pode sofrer diferentes interacções:

No final a radiação é depois detectada pelos fotomultiplicadores que se encontram na superfície da esfera de cerca de 8 metros de raio.

Neste trabalho pretende-se desenvolver um framework (ferramenta) em C++ que permita resolver de forma computacional as diferentes interacções descritas acima, usando para tal uma rede de nós de interacção. O objectivo final é de obter a descrição do sinal esperado de luz em cada photodetector bem como a sua distribuição de tempos.

software:

   svn co --username=FCuser svn://fcomp.tecnico.ulisboa.pt/LxSNO+
   

4. Cosmic ray muons reconstruction in the SNO+ experiment

SNO+ is a multi-purpose neutrino experiment located deep underground in Sudbury (Canada). With about 60 muons/day crossing the detector, the project aims both to estimate the muon flux arriving 2 km underground and, using water SNO+ data, the mapping of the cosmic muons direction as well as looking at the detector reconstruction performance.

Bibliography: