Popis projekata

Ivana Zgurić (PMF, Sveučilište u Zagrebu)
Određivanje energije prvog pobuđenog stanja izotopa ugljika C12
(mentor: Davorin Sudac, Laboratorij za mjerenje niskih radioaktivnosti)

Ivan Nikolić (PMF, Sveučilište u Zagrebu)
Visokarazlučiva spektroskopija rendgenskog zračenja klora, kalija i silicija
(mentor: Stjepko Fazinić, Laboratoriju za interakcije ionskih snopova)

Nina Girotto (PMF, Sveučilište u Zagrebu)
Hadronska terapija
(mentor: Milko Jakšić i Georgios Provatas, Laboratoriju za interakcije ionskih snopova)

Dunja Ivković (PMF, Sveučilište u Zagrebu)
Neutronska aktivacija antimona
(mentorica: Milivoj Uroić, Laboratorij za nuklearnu fiziku)

Ana Erceg i Ivana Nikolac (PMF, Sveučilište u Zagrebu)
Faradayeva tomografija magnetizirane međuzvjezdane materije
(mentor: Vibor Jelić, astročestičnu fiziku i astrofiziku)

Juraj Ovčar (PMF, Sveučilište u Zagrebu)
Studija prolaska snopa iona kroz Token Bit Manager modula CMS piksel detektora
(mentor: Dinko Ferenček, Laboratorij  za fiziku visokih energija)

Završni izvještaji

Ivana Zgurić (PMF, Sveučilište u Zagrebu)
Određivanje energije prvog pobuđenog stanja izotopa ugljika C12
(mentor: Davorin Sudac, Laboratorij za mjerenje niskih radioaktivnosti)

Cilj projekta bio je odrediti energiju prvog pobuđenog stanja izptopa ugljika dvanaest (grafit). U tu svrhu koristili smo neutronski generator u kojem se događa sudar deuterija i tricija što  za produkt daje neutron energije 14,1 MeV i njemu pripadnu alfa česticu. Neutroni energije vece od 1MeV mogu se neelastično raspršiti na jezgri mete te ju ostaviti u pobuđenom stanju, nakon što se jezgra pobudi u kratkom vremenu se relaksira tj. prelazi u osnovno stanje. Prilikom prelaska iz pobuđenog u osnovno stanje emitira se gama zraka čija energija odgovara razlici energija između pobuđenog i osnovnog stanja jezgre. Gama zraku i njenu pripadnu alfa česticu detektiramo, te mjerimo vrijeme koje protekne između detekcije ta dva signala. Mjerili smo energetski i vremenski spektar koje smo prvo kalibrirali pomoćuradioaktivnih izvora Cs-137 i Co-60. Očitali smo da je glavni vrh za grafit  na 4,4 MeV-a što odgovara teorijskim predviđanjima. 

Cijelo iskustvo je bilo iznimno zanimljivo, smatram da su studentski projekti odličan način da se studentima približi eksperimentalan način rada i primjena naučenog . Mentor Davorin Sudac je odgovrio na svako moje pitanje i pomagao mi u svakom trenutku.   

Ivan Nikolić (PMF, Sveučilište u Zagrebu)
Visokorazlučiva spektroskopija rendgenskog zračenja klora, kalija i silicija
(mentor: Stjepko Fazinić, Laboratoriju za interakcije ionskih snopova)

Česticama inducirana emisija rendgenskog zračenja, PIXE je tehnika kojom se utvrđuje elementalni sastav uzorka, a temelji se na tome da materijal izložen ionskom snopu daje elektromagnetsko zračenje u rendgenskom spektru ovisno o elementu. Visokorazlučivom spektroskopijom rendgenskog zračenja (HR-PIXE, High Resolution Particle Induced X-ray Emission) promatrane su Kαi Kβlinije kalija i klora u spoju KCl. Te linije su dobivene pomoću valno disperzivnog sustava koji koristi difrakciju na kristalu koji je dizajniran na Institutu Ruder Bošković. Osim toga promatran je i otprije dobiven spektar silicija za usporedbu sa prijašnjim rezultatima. Promatran je udio intenziteta zračenja u Kαpodručju u odnosu na čitav promatrani rentgenski spektar te udio intenziteta zračenja pojedinih linija iz Kα područja u čitavom Kαdijelu rentgenskog zračenja.

Moj doprinos tom eksperimentu bio je analiziranje danih podataka te pomoću tih podataka rađenje rendgenskih spektara i analiziranje pojedinih linija te pomoć pri mjerenju spektra. Ljetna škola pružila mi je uvid u pravi eksperimentalni rad koji mnogi studenti ne sretnu tijekom studija. Također, velika je stvar raditi s aktualnim podacima na suvremenom postavu koji daje mnoge rezultate. Suradnja s ljudima u laboratoriju i s mentorom te predavanja u sklopu Ljetne škole dala su motivaciju za daljnje bavljenje fizikom. 

Nina Girotto (PMF, Sveučilište u Zagrebu)
Hadronska terapija
(mentor: Milko Jakšić i Georgios Provatas, Laboratoriju za interakcije ionskih snopova)

Hadronska terapija jedna je od najsuvremenijih tehnika zračenja tumora zbog mogućnosti oštrog odvajanja zračenog od neozračenog djela tkiva. To se postiže korištenjem kolimiranog snopa iona koji najviše energije ostavljaju na kraju svojeg puta, što je povoljno za precizno ozračivanje tumorskog tkiva uz istovremenu poštedu okolnog tkiva. 

U ovom studentskom projektu, cilj je bio provjeriti preciznost s kojom se može zračiti tumorsko tkivo. Korišten je protonski snop s kojim je zračen samorazvijajući film, koji se inače koristi u medicinske svrhe u dijagnostici kod oslikavanja pacijenata. Proučavana je nijansa zatamnjenja filma i oštrina rubova zatamnjenja pri ozračivanju protonima. Promjenom toka protona i umetanjem dodatnih slojeva plastike ispred filma uočene su promjene u preciznosti kojom je određeno područje s najvećom deponiranom energijom. Eksperimentalni podaci zatim su uspoređeni s rezultatima simulacija programskog paketa SRIM.

Ovim ljetnim projektom upoznala sam se s izrađivanjem simulacija, sudjelovala sam u pripremi i ozračivanju mete i imala potpunu slobodu u izboru obrade podataka. Smatram to vrijednim iskustvom, prvotno zbog doticaja s pravim eksperimentom i rješavanjem problema koje on donosi, a zatim i radi upoznavanja s fizičarima iz laboratorija u čijem je okruženju bilo ugodno raditi. 

Dunja Ivković (PMF, Sveučilište u Zagrebu)
Neutronska aktivacija antimona
(mentorica: Milivoj Uroić, Laboratorij za nuklearnu fiziku)

Cilj projekta bio je proučiti neutronsku aktivaciju jezgri antimona. Uzorak antimona se sastoji od dva stabilna izotopa Sb-121 i Sb-123 te je aktiviran snopom neutrona. Aktivacija se vrši pomoću neutronskog generatora u kojemu pri sudaru deuterija i tricija nastaju neutroni, alfa-čestice i energija. Neutroni nastali na opisani način imaju energije od 14 MeV čime su klasificirani kao brzi neutroni. Pri tim energijama je najčešća reakcija (n,2n). Aktivirani uzorak je postavljen pred germanijski detektor koji za rezultat daje spektar iz kojega su određene energije na kojima se nalaze vrhovi s najviše događaja. Usporedbom s tabličnim energijama gama prijelaza i izračunom vremena poluživota određeno je kako su neutronskom aktivacijom kroz (n, 2n) procese nastale jezgre Sb-120 i Sb-122.Ljetna praksa mi je pružila uvid u eksperimentalni znanstveni rad kroz moj projekt, a i kroz niz predavanja i posjeta raznim laboratorijima. Samo iskustvo bih okarakterizirala kao izrazito pozitivno i ugodno, a istim riječima bih pohvalila mentore i sve uključene u ljetnu školu te preporučila svima da se prijave.

Ana Erceg i Ivana Nikolac (PMF, Sveučilište u Zagrebu)
Faradayeva tomografija magnetizirane međuzvjezdane materije
(mentor: Vibor Jelić, astročestičnu fiziku i astrofiziku)

Ovu jesen bavili smo se proučavanjem depolariziranih kanala koje vidimo u jednom dijelu naše galaksije. Zvuči fora. A i bilo je. Cijeli proces započeo je učenjem o zračenju koje radioteleskop LOFAR može detektirati i o Faradayevoj tomografiji. Naime, kada zračenje prolazi kroz meduzvjezdanu materiju zakreće se kut njegove polarizacije. Iz podataka o polarizaciji zračenja u trenutku detekcije možemo otkriti kroz kakve je sve medije zračenje prošlo prije nego je stiglo do Zemlje. Kut zakretenja ovisi o gustoći medija i komponenti magnetskog polja usporednoj sa smjerom gledanja. Nakon kratkog uvoda u zračenje i teleskope, počeli smo učiti kako se obrađuju podaci koji dolaze s teleskopa. Uklanjanje šuma i dobivanje korisnih, fizikalno smislenih podataka kroz RM (rotation measure) sintezu ključan je dio analize. Ovdje je vježbanje završilo i počeli smo s pravim radom. Prije dvije godine na ljetnoj školi, napravljena je analiza polja 3C196 i pronađeni su ravni depolarizirani kanali koji su poravnati s magnetskim poljem galaksije. Mi smo za analizu dobile polje ispod već obrađenog 3C196 polja kako bi provjerile nastavljaju li se ravni depolarizirani kanali jedni na druge i jesu li i ovi u novom polju orijentirani u smjeru magnetskog polja. Kroz analizu nas je vodio odličan mentor koji nam je davao savjete i vodio nas kroz sve korake, ali nam je ujedno i ostavljao dovoljno prostora da samostalno odradimo sve zadatke. Na kraju ljetne škole došle smo do rezultata, orijentacija depolariziranih kanala i orijentacija magnetskog polja poklapaju se! Budući da je ovo vrlo novo područje istraživanja tu ima još jako puno posla i zanimljivih pitanja koja čekaju na svoje odgovore.

#Ana: Prijavila sam se na ljetnu školu jer sam željela vidjeti kako je zaista raditi kao fizičar, konkretno u području astrofizike. Željela sam dobiti odgovor na pitanje je li to zaista ono što želim. I ne znam je li zbog odličnog mentora, zanimljive teme, zabavnih mozgalica i problemčića koji se javljaju tokom rada ili zadovoljstva koje osjećam kada uspijem problem ili zadatak riješiti sama, ali moram reći da mi se svidjelo i svoju odluku sam donijela. Preporučam ovo svima koji su se bar jednom zapitali ’Ali što zapravo jedan fizičar radi?!’ i svima koji nisu sigurni koje područje fizike ih zanima. Takoder bih htjela zahvaliti svom mentoru na strpljenju i pomoći s raznim problemima i svim drugim mentorima koji su nam priredili zanimljiva predavanja o svojim laboratorijima. Hvala!

Juraj Ovčar (PMF, Sveučilište u Zagrebu)
Studija prolaska snopa iona kroz Token Bit Manager modula CMS piksel detektora
(mentor: Dinko Ferenček, Laboratorij  za fiziku visokih energija)

Projekt sam radio u Laboratoriju za fiziku visokih energija, a mentor mi je bio dr. sc. Dinko Ferenček. Cilj projekta bio je simulacija prolaska raznih tipova iona kroz Token Bit Manager (TBM) modula silicijskog piksel detektora na eksperimentu CMS i određivanje tipa i energije iona koji maksimiziraju energiju deponiranu u TBM-u. TBM je ključna komponenta u lancu iščitavanja podataka iz modula silicijskog piksel detektora i zbog čijeg povremenog zastoja dolazi do prekida u isporuci podataka iz zahvaćenog modula. Pretpostavlja se da je uzrok zastoja upad visokoenergetske čestice na flip-flop sklop TBM-a koja ionizacijom medija uspije promijeniti logičko stanje sklopa. U svrhu provjeravanja ove hipoteze, želimo ozračiti flip-flop snopovima Li+3 i C+4 iona ubrzanih na Van de Graaff akceleratoru na IRB-u te pronaći korelaciju između zastoja TBM-a i količine energije deponirane u flip-flopu. Zbog toga što se teški ioni lako apsorbiraju na TBM komponenti modula piksel detektora, potrebno je najprije izvršiti navigaciju pomoću protonskog snopa, koji može prodrijeti dovoljno duboko da dosegne silicijski senzor gdje se snop može detektirati. Kada jednom naciljamo flip-flop s protonskim snopom, prebacujemo se na snopove Li+3 i C+4 iona, čija je energija odabrana tako da ionski snop ima isti "beam rigidity" kao i protonski snop. Na taj način se osigurava isto fokusiranje oba snopa te da ioni pogađaju isti dio TBM-a prethodno naciljan pomoću protonskog snopa. Moja uloga u projektu bila je pripomoći eksperimentalnoj provjeri uzroka zastoja vršeći simulacije prodora raznih tipova iona kroz TBM u programu za izračun interakcije iona s materijom SRIM.

Rad na ljetnom projektu je vrlo korisno iskustvo jer predstavlja priliku da studenti viših godina istraživačkog studija fizike direktno sudjeluju u znanstvenim istraživanjima te steknu uvid u način rada znanstvenih instituta. Istaknuo bih da su dr. Dinko Ferenček i ostali zaposlenici Laboratorija za fiziku visokih energija bili uvijek otvoreni za sva pitanja i diskusije te su djelovali poticajno na mene da se angažiram oko rada na projektu.