Trabajos de fin de máster 2021/2022

Relación de Trabajos de Fin de Máster ofertados correspondientes al curso 2021/22 dirigidos por miembros de la Unidad CFP:

1. Búsqueda de Física Más Allá del Modelo Estándar con el Experimento SBND de Fermilab

Las masas de los neutrinos y su enorme diferencia con el resto de las partículas elementales constituyen la más fuerte sugerencia de la existencia de Física Más Allá del Modelo Estándar. El experimento SBND, una cámara de proyección temporal de argón líquido situada a tan sólo 110 m del origen del haz de neutrinos Booster Neutrino Beam (BNB) en Fermilab (Illinois, EEUU), tiene entre sus objetivos la búsqueda de Nueva Física. En este Trabajo de Fin de Master se estudiará la sensibilidad de SBND a diferentes extensiones del Modelo Estándar.

Supervisor: Dr. José I. Crespo-Anadón (CIEMAT) (jcrespo@ciemat.es)

2. Optimización de la detección de luz de centelleo en el experimento de oscilaciones de neutrinos DUNE

El experimento de neutrinos DUNE en Fermilab (EE.UU.), cuyo principal objetivo es la medida de la violación de la simetría CP en el sector leptónico, está formado por detectores TPC de argón líquido expuestos a haces de neutrinos. El grupo de neutrinos del CIEMAT participa en el diseño y caracterización del sistema de detección de la luz de centelleo de dicho detector, que consiste en módulos colectores de luz llamados X-ARAPUCAs. Desde el punto de vista funcional, estos módulos son trampas de luz que capturan fotones VUV de 127 nm, los convierten en fotones de longitud de onda mayor y los transportan mediante guías de luz hacia fotosensores de silicio, donde son detectados y convertidos en una señal eléctrica. Las tareas propuestas en este trabajo
incluyen la medida de la eficiencia de detección de luz de los X-ARAPUCAs en los laboratorios del CIEMAT, así como la simulación de su respuesta para estudiar su rendimiento en el detector.

Supervisoras: Dra. Inés Gil (CIEMAT) (ines.gil@ciemat.es), Dra. Clara Cuesta (CIEMAT) (clara.cuesta@ciemat.es)

3. LiquidO: Una nueva tecnología para la detección de neutrinos

Las incógnitas abiertas en física de neutrinos exigen enormes detectores (>kton), de gran resolución energética y que permitan identificar las partículas resultantes con precisión. Un detector con estas características basado en un diseño simple y no muy costoso supondría un avance enorme en este campo. LiquidO es un proyecto de I+D para el desarrollo de una nueva tecnología de detección de neutrinos. Esta nueva tecnología se basa en el uso de líquido centellador opaco (con aspecto de leche o parafina) que resuelve las limitaciones del método tradicional de detección de neutrinos con líquido centellador para su uso en futuros experimentos. El trabajo propuesto consiste en el desarrollo de simulaciones Monte Carlo y en el análisis de datos de un prototipo que está tomando datos actualmente. El trabajo tiene lugar en el entorno de una colaboración internacional en la que participan institutos y universidades de Francia, Italia y Japón.

Supervisora: Dra. Carmen Palomares (CIEMAT) (mc.palomares@ciemat.es)

4. Estudio de la producción de un bosón vectorial W y dos jets originados por quarks c en colisiones protón-protón a sqrt(s)=13 TeV con datos del experimento CMS del LHC (CERN).

Se trata de una medida de precisión del modelo estándar de física de partículas. La caracterización de estos procesos es también esencial para entender uno de los fondos más importantes para el estudio de las propiedades del bosón de Higgs en su canal de desintegración en pares de quarks pesados (H --> bb, H --> cc). Tiene una posible extensión a la producción de un bosón vectorial W y dos jets originados por quarks b.

Supervisores: Dr. Juan Pablo Fernández (CIEMAT) ( juanpablo.fernandez@ciemat.es ), Dra. Isabel Josa (CIEMAT) ( isabel.josa@ciemat.es )

5. Búsqueda de nueva física en estudios del Higgs en futuros colisionadores e+e-

¿Es el Higgs una partícula elemental o compuesta? ¿Qué hay detrás del mecanismo de ruptura espontánea de simetría predicho por el modelo estándar (SM)? El objetivo prioritario de la Física de Altas Energías en la actualidad es el estudio detallado de este sector escalar del SM, y en particular la búsqueda de desviaciones que indiquen el camino a seguir hacia nuevas interacciones y partículas que lo completen. En este trabajo desarrollaremos análisis basados en simulaciones de sucesos en futuros colisionadores electrón-positrón, aún en fase de concepción y desarrollo. Estos análisis nos permitirán estimar y optimizar la sensibilidad a diversos efectos más allá del SM.

Supervisor: Dr. Juan Alcaraz (CIEMAT) ( juan.alcaraz@cern.ch)

6. Búsqueda de desviaciones de QED en futuros colisionadores e+e-

La electrodinámica cuántica (QED) es una de las teorías mejor estudiadas en la actualidad a nivel de precisión, si bien una buena fracción de estos estudios están dominados por incertidumbres de interacciones de cromodinámica cuántica (QCD). Un futuro colisionador electrón-positrón a energías del orden del teraelectrón voltio (TeV) permitirá buscar desviaciones en procesos apenas sensibles a QCD, tan simples como e+e- -> gamma gamma, provenientes de interacciones y partículas que puedan existir a escalas de decenas de TeV. En este trabajo desarrollaremos análisis basados en simulaciones de sucesos en futuros colisionadores electrón-positrón, aún en fase de concepción y desarrollo. Estos análisis nos permitirán estimar las posibilidades de detección de efectos de nueva física y establecer límites en ausencia de dichos efectos.

Supervisor: Dr. Juan Alcaraz (CIEMAT) ( juan.alcaraz@cern.ch)

7. Análisis de datos de alto nivel con los telescopios MAGIC y LST1

Los fotones de muy alta energía se han convertido en una herramienta esencial para la astrofísica y la física fundamental, estudiando el universo no-térmico. En las últimas dos décadas, telescopios Cherenkov tales como MAGIC han demostrado ser capaces de producir resultados científicos de alto impacto. Tanto es así que la nueva generación de estos telescopios está en camino: el Cherenkov Telescope Array (CTA) estará compuesto por dos observatorios, uno en cada hemisferio, estando uno localizado junto a MAGIC en el Observatorio Roque de los Muchachos. El prototipo LST1 está actualmente siendo validado como el primer telescopio de CTA. En este proyecto proponemos que el estudiante se familiarice con el análisis de alto nivel de muy altas energías utilizando datos tanto de MAGIC como del LST, y que utilice estos datos para comparar las capacidades de ambos instrumentos y comprobar que los resultados son consistentes entre sí.

Supervisor: Dr. Tarek Hassan Collado (CIEMAT) ( tarek.hassan@ciemat.es )

8. Redes neuronales robustas frente al envenenamiento de datos aplicadas al problema de la discriminación de los eventos de cuello en DEAP-3600.

La contaminación de los datos produce una pérdida de rendimiento de las redes neuronales. Inyectar un pequeño ruido en la imagen o esconder partes de ésta lleva a una degradación de la capacidad predictiva de la red neuronal, sin alterar la evaluación humana. La modificación de los datos de entrada puede realizarse de multitud de maneras y puede deberse a múltiples causas. Estos datos modificados se conocen con el nombre global de “datos envenenados”.  


Crear modelos robustos frente al envenenamiento de datos puede ser útil en el campo de física de partículas y en concreto al experimento DEAP-3600. Dado que los datos experimentales vienen afectados de incertidumbres sistemáticas, las redes neuronales deben tener mecanismos de defensa frente a envenenamiento de las variables independientes. Este trabajo pretende estudiar los mecanismos de defensa y ataque propuestos en la literatura, y aplicarlos en concreto a la separación de procesos de señal y fondo en DEAP-3600.


Supervisores: Dr. Miguel Cárdenas (CIEMAT), Dr. Vicente Pesudo (CIEMAT) - (DarkMatter@ciemat.es)