Trabajos de fin de máster 2017/18

Este enlace contiene información detallada sobre las ayudas a la iniciación a la investigación dirigidas a estudiantes de másteres oficiales con temáticas relacionadas con las actividades de la Unidad y que deseen realizar su trabajo de fin de máster en la misma.

A continuación figura la lista de Trabajos de Fin de Máster que oferta la Unidad CFP, junto con una descripción breve y las personas de contacto.

Análisis de oscilaciones de neutrinos con el experimento Double Chooz

Dra. Carmen Palomares Espiga (CIEMAT)
Double Chooz es un experimento de oscilaciones de neutrinos que mide la desaparición de los antineutrinos producidos en la central nuclear de Chooz en Francia mediante dos detectores situados a diferente distancia de los reactores nucleares. En noviembre de 2011 Double Chooz realizó la primera medida del ángulo de mezcla θ13, hasta entonces desconocido, con un solo detector y en la actualidad se encuentra tomando datos con los dos detectores, lo cual va a permitir mejorar drásticamente la precisión de esta medida en los próximos años. En este trabajo de máster se propone analizar los datos adquiridos por este experimento y desarrollar un estudio de las oscilaciones de los neutrinos procedentes de la central. Para ello se realizará una selección que permita identificar la señal que producen los neutrinos en el detector frente a otro tipo de sucesos de fondo.

Análisis de la detección de luz con el prototipo de argón líquido WA105 del CERN

Dra. Clara Cuesta (CIEMAT)Dra. Inés Gil Botella (CIEMAT)
Los futuros experimentos de neutrinos como DUNE en Fermilab (EEUU), cuyo principal objetivo es la medida de la violación de la simetría CP en el sector leptónico, consistirán en detectores TPC de Argón líquido expuestos a haces de neutrinos. En este contexto WA105 es un prototipo de 300 toneladas que se está construyendo en el CERN y que será expuesto a haces de partículas cargadas (que son el resultado de la interacción del neutrino). Como paso previo un detector de 3x1x1 m3 está tomando datos en la actualidad. El grupo de neutrinos del Ciemat está encargado del sistema de colección de la luz de centelleo en dicho detector, que consiste en grandes fotomultiplicadores que operarán a temperatura criogénica. Las tareas propuestas en este trabajo de máster comprenderán el análisis de los datos de la señal de luz del detector de 3x1x1 m3 y la simulación de los procesos que tendrán lugar en el detector estudiando su señal de centelleo.

Búsqueda directa de Materia Oscura con los experimentos ArDM y DarkSide-20k

Dr. Roberto Santorelli (CIEMAT), Dr. Luciano Romero Barajas (CIEMAT), Dr. Pablo García Abia (CIEMAT)
La naturaleza de la Materia Oscura es ampliamente considerada una de las más importantes cuestiones abiertas de la física moderna. Múltiples observaciones sugieren que menos del 16% del contenido de materia del universo está hecho de materia ordinaria, mientras que la mayor contribución viene dada por materia no-luminosa y no-bariónica que se manifiesta a través de sus efectos gravitatorios. Un posible explicación al problema de la Materia Oscura reside en la existencia de partículas masivas que interaccionan débilmente llamadas WIMPs, remanentes del Big Bang. Hay varios proyectos mundiales en marcha, en general llevados a cabo en laboratorios subterráneos, que buscan señales ínfimas producidas por las interacciones de las WIMPs. El objetivo del experimento ArMD, instalado en el Laboratorio de Canfranc bajo los Pirineos, es detectar WIMPs con una cámara de proyección temporal (TPC) electroluminescente llena de una tonelada de argón líquido. La finalidad de este trabajo de máster es contribuir al análisis de los datos que están siendo tomados actualmente por el experimento, verificar la rendimiento del detector de argón líquido y el poder de rechazo de eventos de ruido, contribuyendo en definitiva a la búsqueda de señales de Materia Oscura.

Estudio y desarrollo de nuevos detectores de argón de doble fase para la búsqueda directa de Materia Oscura

Dr. Roberto Santorelli (CIEMAT), Dr. Luciano Romero Barajas (CIEMAT), Dr. Pablo García Abia (CIEMAT)
La búsqueda directa de partículas masivas que interaccionan débilmente (WIMPs) es uno de los mayores retos para los futuros experimentos subterráneos. El descubrimientos de estas partículas podría explicar la naturaleza de la Materia Oscura, que es uno de los problemas fundamentales de la física modera aún sin resolver.  Si las WIMPs existen pueden dar lugar a retrocesos nucleares a través de interacciones nucleares débiles en un rango de energía de hasta 100 keV. Los límites de detección, establecidos por experimentos que están tomando datos en la actualidad, ponen límites muy severos a los requisitos de la nueva generación de detectores en términos de rechazo de fondo y sensibilidad. Los experimentos basados en elementos nobles, como las cámaras de proyección temporal electroluminescentes de argón y xenón, ofrecen las mejores expectativas para detectores con bajos umbrales de energía, alta masa y excelente capacidad de discriminación del fondo necesarios para esta investigación. El trabajo aquí propuesto se centra en la construcción de un prototipo de argón/xenón de alta presión para búsqueda directa de Materia Oscura y eventos raros. La actividad a desarrollar incluye tanto desarrollo de hardware, con el diseño de la electrónica y del sistema de adquisición de datos, como el análisis de los datos tomados en el laboratorio.

Búsqueda de nuevos bosones gauge en colisiones protón-protón a √s =13 TeV con datos del experimento CMS del LHC (CERN)

Dra. Begoña de la Cruz Martínez (CIEMAT)
Los datos de colisiones proton-proton que se adquieren con el detector CMS del acelerador LHC del CERN, a una energia centro de masas de 13 TeV, proporcionan un escenario optimo para buscar nuevas particulas y/o interacciones, mas alla de los conocidos en el Modelo Estandar. Este modelo, que describe las particulas elementales y sus interacciones, explica con gran precision multitud de fenomenos, pero hoy en dia sabemos que debe ser una teoria efectiva de otra mas general, valida a energias superiores. Utilizando datos tomados durante 2016 se prospeccionara la existencia de nuevos bosones gauge.

Búsqueda de resonancias de dibosones ZZ/ZW en el canal semileptónico X → ZV → l+l- q anti-q a √s=13 TeV con datos del experimento CMS del LHC

Dr. Jorge Fernández De Trocóniz (UAM), Dr. José M. Hernández (CIEMAT)

La búsqueda de nueva física más allá del modelo estándar es posiblemente el objetivo principal del Run 2 de CMS. Gracias al enorme número de colisiones producidas en el LHC, por primera vez se pueden explorar con gran precisión estadística numerosos canales experimentales nuevos. Un ejemplo importante es la producción de pares de bosones vectoriales (Z y W) con masas invariantes elevadas. Estos canales son particularmente sensibles a la existencia de señales de nueva física tales como (entre otros) nuevos compañeros masivos del bosón de Higgs, versiones masivas de los bosones electrodébiles, excitaciones en forma de partículas de Kaluza-Klein en modelos de dimensiones adicionales compactificadas Randall- Sundrum. El trabajo propuesto aquí consiste en el análisis de los primeros datos tomados por CMS a una energía en el centro de masas de 13 TeV, buscando resonancias ZZ o ZW en el canal semileptónico X → ZV  → l+l- qqbar. Se compararán los datos con las predicciones de procesos de fondo predichos por el modelo estándar, y el nivel de acuerdo datos- modelo de fondo  nos permitirá concluir sobre la presencia o exclusión de señales de nueva física en los datos.  

Estudios de actualización del sistema de seleccion online de sucesos de colisiones proton proton del experimento CMS para el futuro acelerador High-Luminosity LHC (HL-LHC) en el CERN

Dra. Cristina Fernández Bedoya (CIEMAT)

El colisionador LHC (Large Hadron Collider) del CERN planea una actualización que permitirá obtener hasta un factor 10 su luminosidad (10 veces más colisiones en el mismo período), pasando a llamarse el HL-LHC (High Luminosity LHC). De esta manera conseguirá medidas más precisas de las partículas elementales, y permitirá observar procesos inusuales que se producen por debajo del nivel de sensibilidad actual del LHC. La selección de sucesos de interés entre los millones de sucesos por segundo que se producen en el LHC es ya un reto, y lo será mucho más en las condiciones de luminosidad previstas. Es por ello que deben mejorarse los sistemas de selección de eventos de interés aplicando algoritmos con una mayor inteligencia y un mejor rendimiento.  

 

Estudio de Modelos de propagación de rayos cósmicos con AMS

Dr. Carlos Mañá Barrera (CIEMAT), Dr. Jorge Casaus Armentano (CIEMAT)
Tras más de 5 años de funcionamiento en la Estación Espacial Internacional, el espectrómetro magnético AMS-02 ha realizado medidas hasta energías del TeV en el flujo de rayos cósmicos (electrones, positrones, protones, antiprotones, helio). Las desviaciones observadas en todas estas especies respecto a los modelos aceptados para su producción y propagación pueden indicar la presencia de nuevos mecanismos o nueva física conectada con la naturaleza de la materia oscura en la galaxia. Nuevas medidas de AMS-02 en otros canales, como el cociente de boro sobre carbono, o los cocientes entre isótopos de elementos ligeros, proporcionarán un conjunto de datos suficiente para reducir de maner significativa las incertidumbres asociadas a los modelos de producción y propagación de rayos cósmicos. El objetivo de este trabajo es evaluar el impacto esperable de las futuras medidas de AMS-02.

Estudio de un calorímetro para la detección directa de rayos cósmicos hasta energías de 1 PeV

Dr. Javier Berdugo Pérez (CIEMAT), Dr. Jorge Casaus Armentano (CIEMAT)
La medida directa del espectro energético de las especies más abundantes en los rayos cósmicos (protones, helio, electrones) muestra estructuras no compatibles con una pura ley de potencias en la energía. Estas observaciones apuntan a la existencia de mecanismos de producción o propagación no previstos en los modelos actuales y podrían indicar la presencia de nueva física. Para discernir entre las distintas posibilidades es necesario extender el rango energético de las medidas precisas realizadas en plataformas espaciales más allá del TeV. Dada la baja tasa esperada a estas energías, será necesario disponer de instrumentos con gran área efectiva. Calocube es un calorímetro propuesto para llevar a cabo medidas precisas de los rayos cósmicos hasta energías del PeV. El objetivo de este trabajo es evaluar los requisitos necesarios para realizar dicha medida y validar el diseño propuesto mediante el análisis de los datos recogidos con un prototipo del calorímetro en pruebas con haces de partículas en el CERN.

El papel del polvo en los modelos de evolución química

Dra. Mercedes Mollá Lorente (CIEMAT)

La luz que las estrellas emiten es absorbida por los granos de polvo y luego re- emitida en el infrarrojo. Estos granos de polvo son producidos por las explosiones supernova y las estrellas AGBs, es decir en los procesos de muerte estelar. A partir de los trabajos de Valiante & Schneider (2007) y Zhukovska (2008) trataremos de obtener unas tablas de producción de polvo para diferentes masas estelares y metalicidades que puedan después incluirse en un modelo de evolución química para calcular el censo de polvo que puede haber en una galaxia o región. 

 

Estudio de poblaciones estelares de galaxias a z=0.4-0.5

Dra. Mercedes Mollá Lorente (CIEMAT), Dr. Lluis Galbany (Univ. Pitssburg), Dr. Manuel E. Moreno-Raya (CAHA)
Se trata de obtener la historia de formación estelar y la evolucion de la metalicidad de seis galaxias observadas con GTC a partir del estudio de sus espectros aplicando el código STARLIGHT (Cid-Fernandes et al. 2005) y extrayendo información acerca de sus poblaciones estelares.