Detecting elementary particles with Timepix3 detector

Abstract

Detekování elementárních částic a pozorování doprovodných jevů v části- cových detektorech je jedním z důležitých směrů současného výzkumu v částicové fyzice. TimePix a jeho nástupce TimePix3 jsou typy detektorů, které jsou mimo jiné v experimentu ATLAS vedené Evropskou organizací pro jaderný výzkum. Tyto detektory mohou vyprodukovat velké množství dat o prolétajících nabitých částicích. Cílem práce je vyvinout metody na detekování a klasifikaci elementárních částic pozorovaných detektorovou sítí ATLAS-TPX3. Vhodné metody klastro- vání anebo klasifikace založené na částečně označených datech budou identi- fikovány anebo vyvinuty. Navržené metody budou implementovány a jejich kva- lita a přesnost na reálných datech bude změřena. Výsledky budou také zahrnovat implementovaný framework na předzpracování nízkoúrovňových dat z detekto- rové sítě ATLAS-TPX3 v reálném čase a vhodné výstupy pro následnou analýzu budou zvoleny (např. ROOT framework soubory) včetně navržených nebo bu- doucích metod klasifikace částic. 5

Detecting elementary particles and observing accompanying events in particle colliders is one of the most important field of current research in experimental physics. TimePix and its successor TimePix3 are types of the currently used detectors which are placed beside other in ATLAS experiment conducted by Eu- ropean Organization for Nuclear Research. Such detectors can produce huge amount of data about passing particles at high rate. The goal of the thesis is to develop methods for detecting and classification of elementary particles observed by detector network ATLAS-TPX3. Suitable methods for clustering and/or classification based on semi-labelled data should be identified or new one should be developed. The proposed methods will be implemented and their performance on real data will be evaluated. The results will also include an implementation of framework for preprocessing low level data from detector network ATLAS-TPX3 in real-time and creating outputs that are suitable for subsequent physics investigation (e.g. ROOT framework files) includ- ing the proposed or future methods for particle classification. 5