Публиченко Павел Андреевич / Pavel A. Publichenko
Наука и знание - лучшее средство от бедности и недоедания
Публиченко Павел Андреевич

Яндекс цитирования

Отзыв оппонента д.ф.-м.н., профессора Славатинского С.А.

ОТЗЫВ

официального оппонента на диссертацию Публиченко Павла Андреевича «Метод автоматизированного анализа эмульсионных данных для измерения спектра ПКИ», представленную на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук по специальности 01.04.23. – физика высоких энергий.

 Диссертация П.А. Публиченко посвящена важной проблеме обработки и анализа эмульсионных данных в различных типах экспериментов, в том числе и применению разработанной методики для эксперимента RUNJOB. Эффективная и быстрая обработка фотоматериалов является крайне необходимой в настоящее время, так как эмульсия широко применяется во множестве экспериментов благодаря ее высокому пространственному разрешению, и число таких экспериментов растет. Разработанный диссертантом метод автоматизированной обработки и анализа ядерных эмульсий и рентгеновских пленок для эксперимента RUNJOB позволяет на порядок увеличить общемировую статистику различных атомных ядер и особенно для ядер железа в спектре первичного космического излучении.

Актуальность темы диссертации не вызывает сомнений. Чрезвычайно высокое пространственное разрешение эмульсии ~1 мкм позволяет ее использовать как трековый детектор во многих ядерно-физических исследованиях. С такой точностью могут сравниться только стриповые детекторы. Вместе с тем у ядерной эмульсии имеются недостатки. Во-первых, она пригодна только для интегральных по времени измерений, а во-вторых, это тяжелый и утомительный труд при проведении измерений координат треков, которые вплоть до последнего времени выполнялись визуально на оптических микроскопах с высоким увеличением.

            Эта проблема была решена благодаря прогрессу в производстве прецизионных оптических столов, управляемых компьютером и применению современных приборов с зарядовой связью (ПЗС-матрицы) для регистрации изображений. Обработка рентгеноэмульсионных материалов современных экспериментов практически не возможна без применения полной автоматизации измерений. Такой автоматизированный комплекс (ПАВИКОМ) был создан в ФИАН им. П.Н. Лебедева на базе прецизионного стола MICOS, изготовленного в Германии. ПАВИКОМ позволил существенно ускорить и облегчить обработку экспериментального материала различных экспериментов (EMU15, семейства «Страна», ПЛАТАН и др.).

            В экспериментах по исследованию космических лучей эмульсия используется в пассивных детекторах накопительного типа – РЭК (рентгеноэмульсионные камеры). В работе диссертанта автоматизация главным образом проводилась для обработки экспозиции эксперимента RUNJOB.

            В настоящее время статистика по тяжелым ядрам в области 1 ТэВ/нуклон очень мала, а результаты противоречивы. Набор статистики и расширение энергетического диапазона по тяжелым ядрам является одной из актуальных задач нашего времени в физике космических лучей.

Автор диссертации является участником Российско-Японского эксперимента RUNJOB, нацеленного на получение энергетических спектров средних и тяжелых ядер ПКИ. В эксперименте RUNJOB использовалась уникальная возможность трассы Камчатка-Поволжье, время полета баллона вдоль трассы составило около недели. Результаты эксперимента сейчас широко цитируются в российских и международных научных работах. Диссертант с 1997 года принимал непосредственное участие в анализе и обработки экспериментального материала, автором создана методика прослеживания каскадов являющаяся необходимым звеном при построении спектров ядер. Диссертант автоматизировал процесс измерения координат и построения карт событий на рентгеновских пленках для поиска вершин взаимодействий в калориметрическом методе регистрации частиц, описанной подробно в первой главе диссертации.

В тоже время, следует отметить, что традиционное использования калориметрического метода регистрации высокоэнергетичных частиц и построения спектров, оказываются ограниченными высоким порогом по энергии и узким энергетическим интервалом. В связи с этим, оказывается обоснованным и перспективным применение «экранных» пленок в эксперименте RUNJOB, в котором вслед за экспериментом SANRIKU пленки включены в РЭК. Такие экранные пленки (Screen X-ray Film) позволяют регистрировать след заряженных частиц, не опираясь на данные о взаимодействии ядер и развитии каскада, вызванных этими ядрами. По существу в работе разработан новый метод регистрации частиц так называемый «вершинный триггер» на базе «экранных» пленок. В отличие от калориметрического метода в вершинном триггере частицы с Z>17 регистрируются в верхней части РЭК еще до акта ядерного взаимодействия. Калориметрический триггер отбора частиц по энергии, выделенной в электромагнитную компоненту, имеет порог около 30 ТэВ на частицу. Чувствительность экранных пленок не зависит от энергии и определяется только зарядом Z.

Таким образом, пленки SXF включенные в эксперимент позволили получить статистику пятен от тяжелых ядер, но плотность пятен была очень велика, и обработать такой материал представляется возможным только с использованием полной автоматизации труда. Здесь диссертанту повезло, тем, что работа по обработке данных совпала с приобретением в ФИАН прецизионного оптического стола MICOS. На базе стола MICOS был создан полностью автоматизированный комплекс, называемый далее ПАВИКОМ. Автор с самого начала принял активное участие в работах по введению в строй этого комплекса, и он смог внести большой вклад в создании установки, которой в настоящее время присвоен статус уникальной в России (глава 2).

Проблема выделения и идентификации пятен на рентгеновской пленке (глава 3) – непростая задача. Есть опыт обработки фотоизображений в других экспериментах, и теоретическая база для общей проблемы распознавания образов. В условиях реального эксперимента пятна могут слипаться и  для конкретной задачи нужно разрабатывать свои алгоритмы анализа. Разработанные алгоритмы и методики выделения пятен в условиях высокого фона могут использоваться во многих подобных задачах, например для анализа адронных семейств в рентгеноэмульсионных экспериментах, которые сейчас проводятся в Боливии на Чаколтай (ШАЛ+РЭК), в Китае и в России на Тянь-Шане.

К сожалению, в настоящей работе нельзя было привлечь данные измерений величины потемнения D из-за большого фона, флуктуации характеристик пятен по рядам. Для дальнейшего использования программы, было бы очень важно измерять велечину потемнения пятен.

Вторая задача – это прослеживание пятен из слоя в слой и восстановления траекторий частиц в камере (глава 5). Эта работа была очень тщательно сделана, проведено очень много различных методических проверок. Автор не успокаивается на первых результатах прослеживания. Благодаря хорошему знанию вычислительной техники и отличному знанию и умению составления программ для ЭВМ, он успешно усовершенствует алгоритм и находит все возможные треки. Хорошее впечатление производит, что треки, предсказываются в эмульсию с такой высокой точностью (100 мкм). Результат трекинга выглядит вполне достоверным.

Работая много лет во главе международного эксперименте ПАММИР, и имея непосредственное дело с рентгеноэмульсионными данными, я знаю, насколько тяжела и кропотлива работа по измерению координат и поиска событий. Моей давней мечтой было автоматизировать эту работу, что удалось сделать П.А. Публиченко при работе с экспозицией RUNJOB.

Диссертацию П.А Публиченко можно использовать как методическое пособие при разработке подобных программ, так как, в ней очень подробно описаны детали алгоритмов, сложности и подводные камни, встречающиеся на пути решения задач выделения пятен, трекинга. Ко всему прочему в диссертации имеется описание программы Scan для пользователя - программы, которая написана автором и является универсальным инструментом при работе с комплексом ПАВИКОМ.

Обоснованность и новизна результатов и выводов, вынесенных на защиту.

Следует подчеркнуть то, что в распоряжении диссертанта не было аналога программного обеспечения для измерений и анализа данных эксперимента RUNJOB, и потому ему пришлось создавать и развивать оригинальные методы решения и анализа.

Таким образом, впервые в России с активным участием автора создан полностью автоматизированный измерительный комплекс для обработки рентгеноэмульсионных данных различных экспериментов. Комплекс позволяет эффективно на большой скорости сканировать фотоматериалы и обрабатывать изображения.

На базе ПАВИКОМ впервые разработан новый метод регистрации частиц и поиска вершин взаимодействий тяжелых ядер, зарегистрированных в РЭК RUNJOB. Впервые разработан и успешно применен алгоритм выделения пятен на экранных пленках, разработана процедура трекинга по найденным пятнам – восстановление траекторий частиц в камере.

Была проведена большая экспериментальная работа, анализ различных методов обработки и выбор оптимального решения, удовлетворяющего поставленной задаче выделения пятен и трекинга. Проведение специальных расчетов позволило обосновать выбор множества параметров, от которых зависят алгоритмы. Разработанные методы были адекватны поставленной задачи.

Новый метод отбора тяжелых ядер в эксперименте RUNJOB позволяет снизить порог регистрации по энергии в область меньших энергий и измерить энергетический спектр частиц Z>17 в диапазоне E>10 ГэВ.

Как физические выводы, полученные в диссертации, так и развитая автором методика регистрации частиц высоких энергий, несомненно, будут востребованы при проведении и планировании экспериментов в области космических лучей сверхвысоких энергий. Материалы диссертации могут быть использованы в НИИЯФ МГУ, ФИАН РАН и ряде других учреждений.

Замечания по работе в целом.

Есть к диссертанту и некоторые замечания. Разработанный метод работает в ограниченном интервале углов. По ограниченной статистике не удалось построить энергетические спектры. Считаю целесообразным выделить вопросы эффективности регистрации в отдельный параграф, где кратко описать основные физические процессы и этапы обработки, которые влияют на эффективность. В целом, диссертация П.А. Публиченко представляет собой труд объемом около 170 страниц, на мой взгляд, перенос части материала в приложения способствовал бы более четкому изложению работы в целом.

Указанные замечания и имеющиеся небольшие неточности не меняют общей высокой оценки работы. В целом, диссертация П.А. Публиченко представляет собой законченное оригинальное исследование актуальной научной проблемы, выполненное на высоком научном уровне и свидетельствующее о высокой научной квалификации автора.

Общая оценка диссертации. Диссертация хорошо оформлена и представляет собой законченное научное исследование актуальной проблемы. Работа прошла достаточную апробацию. Результаты опубликованы в авторитетных журналах и трудах конференций.

Все материалы диссертации опубликованы, неоднократно докладывались и обсуждались на международных и Российских конференциях и достаточно хорошо известны специалистам.

Автореферат правильно и полно отображает содержание диссертации.

Таким образом, диссертация П.А. Публиченко удовлетворяет всем требованиям, предъявляемым ВАК РФ к кандидатским диссертациям, а сам Павел Андреевич Публиченко, безусловно, заслуживает присуждения ему ученой степени кандидата физико-математических наук по специальности 01.04.23. – физика высоких энергий.

доктор физ.-мат.наук, профессор,
академик РАЕН
Славатинский С.А.

Отзыв С.А. Славатинского на диссертацию
П.А. Публиченко удостоверяю.
Ученый секретарь физического
института П.Н. Лебедева РАН,
к.физ.-ма.наук,
Н.Г. Полухина

В начало

© 2008—2012 «Публиченко Павел Андреевич» E-mail: О сайте