| 2023 Képrekonstrukció proton komputertomográfiában (TDK kari fordulón: III. helyezés) Szerzõ: Jólesz Zsófia Témavezetõ: Biró Gábor Egyetem: Eötvös Loránd Tudományegyetem Kivonat: A rákgyógyításban az egyik legeredményesebben alkalmazott kezelés a protonterápia, amelynek kulcsfontosságú eleme a besugárzástervezés. Ehhez általában foton CT-t használnak, azonban a besugárzástervezéshez kedvezõbb a proton CT-vel történõ képalkotás. A protonok Coulomnb-szórása miatt fontos feladat megbecsülni a trajektóriájukat, amelyre több algoritmus is született. Kutatásom célja a Bergen proton-CT Kollaborációban fejlesztett Richardson-Lucy algoritmust használó programcsomag tesztelése, továbbfejlesztése és optimalizálása. A kutatáshoz szükséges szimulációkat a Geant4 szoftver segítségével készítettem, különbözõ energiákkal és fantomokkal. A Richardson-Lucy algoritmust használó keretrendszert a megfelelõ módszerekkel optimalizáltam a gyorsabb és hatékonyabb mûködés érdekében. Háromféle fantomra végeztem el a képrekonstrukciót (Derenzo, CTP404, ?), és a képalkotást követõen ellenõriztem az eredményeket %ide leírom majd, hogy milyen módszerekkel% A szimulációk sikeresek voltak, az algoritmust pedig sikerült optimalizálnom. A futási idõ szignifikásan rövidebb lett, a fantomok rekonstrukciójának kiértékelése alapján pedig pontosan mûködik az algoritmus. A hatékonyság növelésének köszönhetõen az algoritmus így használható klinikai szempontból is. Hosszútávú céljaim között van az esetleges további optimalizálás, valamint a keretrendszer módosítása realisztikusabb fantomokra is. |
| 2023 Statisztikai motivációjú iteratív képrekonstrukciós eljárás alkalmazása proton komputertomográfiában (OTDK országos versenyen: I. helyezés, Orvosi fizika, biofizika szekció) Szerzõ: Sudár Ákos Témavezetõ: Egyetem: Kivonat:A modern proton komputertomográfiás (pCT) felvételeket általában algebrai képrekonstrukciós technikákkal (Algebraic Reconstruction Technique, ART) állítják elõ. Ezen eljárás például a ritka mátrixokat tartalmazó lineáris problémák megoldására használatos iterációs séma a Kaczmarz-módszer. Felmerül a kérdés, hogy az emissziós tomográfiában sikeres, statisztikai alapú iterációs algoritmusokat lehet-e alkalmazni pCT felvételek rekonstruálására is? Kutatásomban a Richardson?Lucy dekonvolúcióként ismert eljárást, mint statisztikai motivációjú fixpont iterációt alkalmaztam. Ehhez készítettem egy párhuzamosított GPU-alapú programkódot, amelyben spline trajektória számítást használok és a program futtatása során generáltam a rendszermátrixokat. Eredményeim megmutatták módszerem helyességét és alkalmazhatóságát a pCT képalkotás során. |
| 2022 Nagyenergiás proton-proton ütközésekben keletkezõ bájos (c) kvarkok korrelációs vizsgálata szimulációkkal (TDK kari fordulón: I. helyezés) Szerzõ: Horváth Anikó Témavezetõ: Frajna Eszter, Dr. Vértesi Róbert Egyetem: Eötvös Loránd Tudományegyetem Kivonat: A Nagy Hadronütköztetõ ALICE detektora protonok és nehézionok ultrarelativisztikus energiájú ütközéseit vizsgálja. Az ütközések során egy sũrũ, erõsen kölcsönható közeg jön létre, amit kvark-gluon plazmának hívnak. Ennek a vizsgálatával betekintést nyerhetünk az erõs kölcsönhatás mũködésébe. A nehézion-ütközéseknél a nehéz kvarkok közül általában csak a bájos (c) kvarkot és az alsó (b) kvarkot használják a folyamatok tanulmányozására. Ezek az ütközés korai fázisában keletkeznek, de elég hosszú ideig megfigyelhetõek maradnak ahhoz, hogy kölcsönhassanak a forró közeggel és a kísérletekben a bomlástermékeikbõl rekonstruálhatók. A kis ütközõ rendszerek, mint pédául a proton-proton (pp) ütközések nagy végállapoti multiplicitás esetén a nehézion-ütközésekhez hasonló kollektív viselkedést mutatnak. Ennek az eredete nem tisztázott, ezért pp ütközéseket vizsgáltam. A dolgozatomban egy Monte Carlo eseménygenerátorral szimulált adatokon a bájos kvarkok és bájos antikvarkok korrelációját vizsgáltam többféle esemény-jellemzõ (multiplicitás, gömbszerũség, lapultság) függvényében, különbözõ transzverzális impulzus tartományokban, és a partonszintũ keletkezési folyamatok szerint is. Az eseménygenerátor beállításait változtatva a partonszintũ folyamatok (sokparton-kölcsönhatás, kezdeti és végállapoti sugárzás) elemzésével megállapítottam, hogy az esemény lapultságának vizsgálatával a szimulációban a kollektivitásért felelõs sokparton-kölcsönhatás és a kezdeti állapoti sugárzás hatása elkülöníthetõ a végállapoti sugárzástól. |
| 2021 Statistically-motivated, Iterative Image Reconstruction Algorithm for Proton Computer Tomography Applications (TDK kari fordulón: I. helyezés) Szerző: Sudár Ákos Témavezető: Varga-Kőfaragó Mónika Konzulens: Dr. Barnaföldi Gergely Gábor, Dr. Légrády Dávid Egyetem: Budapest University of Technology and Economics Kivonat: Modern proton Computed Tomography (pCT) images are usually reconstructed by the algebraic reconstruction techniques (ART). The Kaczmarz-method and its variations are among the most used methods, which are iterative solution techniques for linear problems with sparse matrices. It is an interesting question whether statistically-motivated iterations, which have been successfully used for emission tomography, can be applied to reconstruct for a novel technology of pCT images as well. In my research, I developed a method for pCT image reconstructions, based on the Richard- son–Lucy deconvolution – as a statistically-motivated fixed-point iteration. I implemented this algorithm to a parallel GPU code, with spline-based trajectory calculation and on-the-fly system matrix generation. My results presented that the method works well, and it can be successfully applied in pCT applications, such as in the detector R&D of the Bergen pCT Collaboration. |
| 2021 Kis ütköző rendszerek eseményaktivitás-függő vizsgálata b-kvarkok segítségével (BSc)Szerző: Sándor Szende Témavezető: Dr. Vértesi Róbert Konzulens: Dr. Csanád Máté Egyetem: Eötvös Loránd Tudományegyetem Kivonat: A CERN LHC gyorsító ALICE kísérleti együttműködése az erős kölcsönhatás alapvető ter- mészetét kutatja ultrarelativisztikus sebességre gyorsított protonok és nehézionok ütközésének segítségével. Ezen ütközések korai fázisában, az ún. kemény folyamatokban keletkeznek a ne- héz kvarkok (charm és beauty), amelyek a viszonylag hosszú élettartamuknak köszönhetően a reakció későbbi fázisában is megmaradnak, és bomlástermékeikből rekonstruálhatók. Így al- kalmasak a kis rendszerekben (pl. proton-proton ütközésekben) a kvantumszíndinamikai el- méletek ellenőrzésére, illetve a nehézion-ütközések során létrejövő erősen csatolt forró közeg (kvark-gluon plazma) vizsgálatára is. Az utóbbi években fókuszba kerültek a proton-proton ütközésekben keletkező nagy végállapoti multiplicitású események, amelyek segítségével a nem- perturbatív vákuum-kvantumszíndinamikai folyamatokat tudjuk feltárni. Az ALICE kísérlet eddigi nehézkvark-programja elsősorban a charm kvarkok keletkezésének részletes megértésére koncentrált. Az LHC a folyamatban lévő detektor- és gyorsítófejlesztések eredményeképp azon- ban a hamarosan induló Run-3 adatgyűjtési időszakában a korábbinál nagyságrenddel több eseményt tud rögzíteni, és lehetővé válnak precíziós beauty-mérések, amik a b-kvark nagy tö- mege folytán a keletkezési folyamatról még közvetlenebb információt szolgáltatnak. A dolgoza- tomban az általam végzett Monte Carlo szimulációkkal vizsgálom a b-kvarkok keletkezése és az ún. háttéresemény közötti összefüggéseket, valamint jóslatokat teszek a Run-3 adatgyűjtési periódus során mérhető mennyiségekre. |
| 2021 Kis ütköző rendszerek eseményaktivitás-függő vizsgálata b-kvarkok segítségével (TDK kari fordulón: II. helyezés, OTDK országos versenyen: II. helyezés)Szerző: Sándor Szende Témavezető: Dr. Vértesi Róbert Egyetem: Eötvös Loránd Tudományegyetem Kivonat: A CERN LHC gyorsító ALICE kísérleti együttműködése az erős kölcsönhatás alapvető ter- mészetét kutatja ultrarelativisztikus sebességre gyorsított protonok és nehézionok ütközésének segítségével. Ezen ütközések korai fázisában, az ún. kemény folyamatokban keletkeznek a ne- héz kvarkok (charm és beauty), amelyek a viszonylag hosszú élettartamuknak köszönhetően a reakció későbbi fázisában is megmaradnak, és bomlástermékeikből rekonstruálhatók. Így al- kalmasak a kis rendszerekben (pl. proton-proton ütközésekben) a kvantumszíndinamikai el- méletek ellenőrzésére, illetve a nehézion-ütközések során létrejövő erősen csatolt forró közeg (kvark-gluon plazma) vizsgálatára is. Az utóbbi években fókuszba kerültek a proton-proton ütközésekben keletkező nagy végállapoti multiplicitású események, amelyek segítségével a nem- perturbatív vákuum-kvantumszíndinamikai folyamatokat tudjuk feltárni. Az ALICE kísérlet eddigi nehézkvark-programja elsősorban a charm kvarkok keletkezésének részletes megértésére koncentrált. Az LHC a folyamatban lévő detektor- és gyorsítófejlesztések eredményeképp azon- ban a hamarosan induló Run-3 adatgyűjtési időszakában a korábbinál nagyságrenddel több eseményt tud rögzíteni, és lehetővé válnak precíziós beauty-mérések, amik a b-kvark nagy tö- mege folytán a keletkezési folyamatról még közvetlenebb információt szolgáltatnak. A dolgoza- tomban az általam végzett Monte Carlo szimulációkkal vizsgálom a b-kvarkok keletkezése és az ún. háttéresemény közötti összefüggéseket, valamint jóslatokat teszek a Run-3 adatgyűjtési periódus során mérhető mennyiségekre. |
| 2021 Reliability of Multiwire proportional chambers in field measurements: thermal and mechanical limits (MSc)Szerző: Gera Ádám László Témavezető: Dr. Magyar Bálint, Dr. Varga Dezső Egyetem: Budapest University of Technology and Economics Kivonat: In 1965 Louis Alvarez investigated the Chefren’s Pyramid with this technique. Nowadays with the evolution of technology, the muography is applied to study caves, mountains and active volcanoes. The REGARD group is focused on the research and development of gaseous detectors through Charpak’s idea which resulted the usage of the MWPCs as the core element of an imaging system. The Hungarian-Japanese collaboration helped to establish the Multiwire proportional chamber-based Muon Observatory System (MMOS) in Japan near the Sakurajima volcano which is a member of the Decade Volcanoes. This few years of work during the upgrade of the MMOS brought us a lot of experiences in this area including the possible limits of the system. This thesis aims to investigate the effects of the environmental parameters to our chambers and the effectiveness in a mechanical sense of the used adhesive. |
| 2020 Angular-Correlation Measurements in Ultra-relativistic Heavy-ion Collisions (MSc)Szerző: Szigeti Balázs Endre Témavezető: Varga-Kőfaragó Mónika Belső Konzulens: Nagy Márton Egyetem: Eötvös Loránd Tudományegyetem Kivonat: One of the main goals of research on heavy-ion physics is to study the properties of the quark-gluon plasma, ultra-relativistic heavy-ion collisions are widely used for this purpose. The ALICE detector at the CERN Large Hadron Collider is dedicated to investigate these collision. Jets are produced in the early stage of the collisions and they interact with the hot and dense QCD medium formed in relativistic heavy-ion collisions. For several years great effort has been devoted to study jets, which provide important information about the quark-gluon plasma. In this thesis, I present after a short introduction to the experimental and Monte Carlo simulation techniques used for the analysis of ultra-relativistic collision. My analysis on the interaction of jets with the medium I study two-particle angular correlations in Pb-Pb collisions at $\sqrt{s_{NN}} = 5.02$ TeV energy at the ALICE experiment. The aim of this work is to analyse the transverse momentum ($p_T$) and particle species dependence of the medium interaction as a function of the azimuthal angle ($\Delta \varphi$) and pseudorapidity ($\Delta \eta$) differences in two-particle angular correlations. In these measurements, jets manifest themselves as a peak around $\Delta \varphi = 0$, $\Delta \eta = 0$. Quantitative information can be obtained quark-gluon plasma by fitting this jet peak, which is one of the signature of the quark-gluon plasma. These results showed that the jet peak are broadens and becomes asymmetric in central collision at low transverse momentum. Identified angular-correlation results indicate that the width and shape of the near-side jet peak have a clear particle species dependence. |
| 2020 Measurement of the temperature distribution inside a calorimeter (BSc)Szerző: Sudár Ákos Témavezető: Dr. Róbert Kovács Konzulens: Varga-Kőfaragó Mónika Egyetem: Budapest University of Technology and Economics Kivonat: Hadron therapy is a novel treatment against cancer. The main advantage of this therapy causes less side effect in comparison to X-ray irradiation methods. Hadron therapy is just ahead of a significant breakthrough since this technique can be more precise, applying proton computer tomograph (pCT) to map the stopping power in the tissues. The research and development of a pCT require a fast detector to measure the energy of hadrons behind the patient. The best detector option is called hadron-tracking calorimeter, which consists of sandwich layers of silicon tracking detectors and absorber layers. The combi- nation of measuring the trajectory (tracking process), and, in parallel, the energy of relativistic particles, can provide high-resolution hadron imaging. This semiconductor-based technology requires stable temperature and homogeneous cooling. I have worked in the development of this detector in the Bergen pCT Collaboration for two years. Last year my work was to investigate the temperature distribution in the calorimeter and examine two cooling concepts in detail. I performed both analytical and numerical calculations to analyze the temperature distribution of the calorimeter. The final decision about the design takes into account many engineering aspects, such as reliability, flexibility, and performance. |
| 2020 Correlations between D mesons and light hadrons in pp collisions at the ALICE experiment (MSc)Szerző: Frajna Eszter Témavezető: Dr. Vértesi Róbert Tanszéki Konzulens: Dr. Takács Gábor Egyetem: Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem Kivonat: In my thesis I summarized analyses of azimuthal-correlation distributions of D mesons and light hadrons. In a phenomenological study I have shown that a detailed analysis of heavy-flavour correlations can help in understanding flavour-dependent fragmentation as well as aid particle identification. In connection to the ALICE measurements in pp and p–Pb collisions at √sNN=5.02 TeV and pp collisions at √s =13 TeV, I carried out a component-level investigation of the correlation patterns with Monte Carlo event generators. The results obtained from the analysis contributes to model development with a better understanding the interpretation of the charm-quark production processes, their fragmentation, hadronisation, as well as aid particle identification. Heavy-flavour measurements in ultra-relativistic heavy-ion collisions provide insight to flavour-dependent energy loss mechanisms as well as the collective and thermal behaviour of the Quark-Gluon Plasma. Correlation measurements in pp collisions provide a baseline for these studies. |
| 2020 Investigation of heavy-flavor jetstructures with the ALICE experiment (MSc)Szerző: Gyulai László Témavezető: Dr. Vértesi Róbert Tanszéki Konzulens: Dr. Kis Dániel Péter Egyetem: Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem Kivonat: Heavy flavor (charm and beauty) quarks are produced early in the collisions of ultrarelativistic protons and nuclei. The heavy flavor is a perfect tool to test the validity of Quantum Chromodynamics calculations, as well as to research the properties of the hot, strongly interacting medium that is created in heavy-ion collisions. The Run-II data taking period at the LHC brought increased luminosity and an upgraded ALICE detector system, which allows for an unprecedented precision in the measurement of heavy quarks. In my thesis I investigated the production of D0 mesons, containing a charm quark, as well as their dependence on the underlying event activity in pp collisions at 13 TeV central energy. In the thesis the reconstruction of D0 mesons from their daughter particle is discussed. Also, the classification of event activity by the transverse activity parameter RT is introduced. |
| 2019 Study of charged pion, kaon, and (anti)proton production at high transverse momenta in pp and p–Pb collisions with the ALICE experiment at the CERN LHC (Ph.D.)Szerző: Bencédi Gyula Témavezetők: Dr. Lévai Péter, Dr. Barnaföldi Gergely Gábor Tanácsadó: Dr. Antonio Ortiz Velasquez Egyetem: Eötvös Loránd University Kivonat: This Ph.D. thesis mainly focuses on the measurements of single-inclusive particle transverse momentum (pT) spectra of charged pions, charged kaons , and (anti)protons up to pT = 20 GeV/c. Particle production is studied at mid-rapidity in minimum bias inelastic proton-proton (pp) collisions as a function of sqrt(s) and in non-single diffractive (NSD) proton-lead (p–Pb) collisions as a function of event charged-particle multiplicity measured at forward rapidity using the ALICE detector at the CERN LHC. A double-differential analysis is also presented to study the production of charged pions, charged kaons, and (anti)protons as a function of charged-particle multiplicity and the pT of the leading (highest transverse momentum) jet in pp collisions generated by general-purpose Monte Carlo event generators. Moreover, a study for testing a prototype asymmetric multi-wire proportional chamber with reduced size is presented. It contributes to the Letter of Intent document of the ALICE VHMPID upgrade project. |
| 2019 Háttéresemény vizsgálata nehézkvarkokkal az ALICE kísérletben (BSc)Szerző: Misák Anett Témavezető: Dr. Vértesi Róbert Tanszéki Konzulens: Dr. Kis Dániel Péter Egyetem: Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem Kivonat: A CERN nemzetközi kutatóközpont LHC gyorsítója az erős kölcsönhatásalapvető természetét vizsgálja nagy sebességre felgyorsított protonok illetvenehézionok ütköztetése segítségével. Ezekben a nagyenergiás ütközésekbena nehéz (charm és beauty) kvarkok a reakció korai fázisában, ún.„kemény” folyamatokban keletkeznek, és a folyamat későbbi állapotaibanis megmaradnak, így a segítségükkel a kvantumszíndinamikai elméletekérvényessége, valamint a nehézion-ütközésben létrejövő erősen kölcsönhatóforró közeg tulajdonságai is vizsgálhatóak. Az LHC 2015-ben indult Run-IIadatgyűjtési periódusában a továbbfejlesztett ALICE detektorrendszersegítségével a nehéz kvarkok minden korábbinál pontosabb mérése váltlehetővé. A szimulációs tanulmányok elvégzése az LHC Run-II fázisából származó ALICE proton-proton és proton-ólom ütközésekkiértékeléséhez, elsődlegesen a háttéresemény vizsgálata nehéz kvarkokkorrelációs képeinek segítségével. A világ egyik vezetőnagykísérletének működéséhez és eredményességéhez járul hozzá. |
| 2018 Nehéz kvarkok vizsgálata az ALICE kísérletnél (BSc)Szerző: Frajna Eszter Témavezető: Dr. Vértesi Róbert Tanszéki Konzulens: Dr. Pokol Gergő Egyetem: Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem Kivonat: Szakdolgozatom témája az ALICE adatokban keletkező nehéz-kvark-jetek korreláci-ós vizsgálata. A kvark-gluon plazma tulajdonságait a rajta keresztül haladó részecs-kék kölcsönhatásainak tanulmányozásával lehet meghatározni. A kezdeti keményszórásokban nagypT-vel rendelkező partonok keletkeznek. Ezekből a partonokból fragmentáció útján jetek keletkeznek, melyek keresztül haladnak a közegen, így megfelelőek a kvark-gluon plazma vizsgálatához. A jetek kölcsönhatásának elemzését a közeggel a kétrészecske korrelációs mérések teszik lehetővé.A nehéz kvarkok korrelációs képeinek a vizsgálata hozzájárul a nehéz kvarkok kísérleti elkülönítéséhez és az őket létrehozó fizika megértéséhez. |
| 2018 Jetszerkezetek vizsgálata MonteCarlo szimulációk alapján (BSc)Szerző: Kovács Miklós Témavezető: Dr. Vértesi Róbert Tanszéki Konzulens: Dr. Pokol Gergő Egyetem: Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem Kivonat: |
| 2017 Proporcionális Detektorok Mechanikai Struktúrájának Optimalizálása (BSc)Szerző: Gera Ádám László Témavezetők: Dr. Magyar Bálint, Dr. Varga Dezső Egyetem: Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem Kivonat: While writing this thesis, I had the opportunity to participate in the work of the Innovative Particle Detector Development Research Group of the Hungarian Academy of Sciences, Wigner RCP, Institute for Particle and Nuclear Physics, where I acquainted with the operation, development process and its practical issues. This thesis aims to investigate the development and practical issues of a particular type of gaseous detector, the Multi-Wire Proportional Chamber (MWPC). The objective of my research is to build the biggest possible area for the detector, which would have an extremely important practical implication beyond the basic research. At present, the research group is focusing on the development of a detector system to predict volcanic eruptions. It has several chambers, each with a 800 mm x 800 mm area. Due to the extended area, we faced a practical issue; the pressure in the chambers caused large displacement on the plates. My research concentrates on solving this problem by inserting spacers in the chambers. The main questions that I attempt to investigate are the following; What is the minimal number of spaces that stabilizes the structure of plates? What is the most appropriate patter? |
| 2017 Anomalous Broadening of Jet-Peak Shapes in Pb-Pb Collisions and Characterization of Monolithic Active Pixel Sensors for the ALICE Inner Tracking System Upgrade (Ph.D.)Szerző: Varga-Kőfaragó Mónika Témavezetők: Snellings, Raimond, Grosse-Oetringhaus, Jan Fiete Egyetem: Utrecht University Kivonat: |
| 2017 Research and development of particle detectors for muon tomography and the CERN ALICE experiment (Ph.D.)Szerző: Oláh László Témavezetők: Varga, Dezső , Dr. Barnaföldi Gergely Gábor Egyetem: Eötvös Loránd University Kivonat: |
| 2016 Multiparticle production using effective-energy approach and inclusive photon production in high-energy Pb+Pb collisions at 2.76 TeV in ALICE experiment at LHC (Ph.D.)Szerző: Aditya Nath Mishra Egyetem: Indian Institute of Technology Indore, India Kivonat: |
