Калориметр (физика элементарных частиц)

Калориметр в ЦЕРН.

В экспериментальной физике элементарных частиц калориметр измеряющего это тип детектора, энергию частиц — . Частицы попадают в калориметр и инициируют поток частиц , в котором их энергия накапливается в калориметре, собирается и измеряется. Энергия может быть измерена полностью, что требует полного сдерживания потока частиц, или ее можно отобрать. Обычно калориметры сегментируются поперек, чтобы предоставить информацию о направлении частицы или частиц, а также о выделенной энергии, а продольная сегментация может предоставить информацию об идентичности частицы на основе формы ливня по мере его развития. Проектирование калориметрии - активная область исследований в области физики элементарных частиц.

Типы калориметров

Электромагнитный против адронного

Электромагнитный калориметр (ECAL) специально разработан для измерения энергии частиц, которые взаимодействуют в основном посредством электромагнитного взаимодействия, таких как электроны, позитроны и фотоны. А адронный калориметр (HCAL) предназначен для измерения частиц, которые взаимодействуют посредством сильного ядерного взаимодействия . (Различия между ними см . в типах ливней частиц .) Калориметры характеризуются длиной излучения (для ECAL) и длиной ядерного взаимодействия (для HCAL) их активного материала. ECAL имеют тенденцию иметь глубину 15–30 радиационных длин, тогда как HCAL имеют глубину 5–8 длин ядерного взаимодействия .

Гомогенность или выборка

ECAL или HCAL могут быть либо пробоотборным калориметром , либо гомогенным калориметром .

В пробоотборном калориметре материал, создающий поток частиц, отличается от материала, измеряющего выделяемую энергию. Обычно эти два материала чередуются. Одним из преимуществ этого является то, что каждый материал может хорошо подходить для своей задачи; например, очень плотный материал можно использовать для создания ливня, который быстро развивается в ограниченном пространстве, даже если материал непригоден для измерения энергии, выделяемой ливнем. Недостатком является то, что часть энергии выделяется не в том материале и не измеряется; таким образом, полную энергию ливня необходимо оценивать, а не измерять напрямую.

— Гомогенный калориметр это калориметр, в котором весь объем чувствителен и дает сигнал.

Калориметры в экспериментах по физике высоких энергий

В большинстве экспериментов по физике элементарных частиц используется та или иная форма калориметрии. Часто это наиболее практичный способ обнаружить и измерить взаимодействие нейтральных частиц. Кроме того, калориметры необходимы для расчета «недостающей энергии», которую можно отнести к частицам, которые редко взаимодействуют с веществом и ускользают от детектора, например нейтрино. В большинстве экспериментов калориметр работает совместно с другими компонентами, такими как центральный трекер и мюонный детектор. Все компоненты детектора работают вместе для достижения цели реконструкции физического события.

См. также

• Калориметр (для других значений этого термина)
• Спектроскопия полного поглощения — метод, основным измерительным прибором которого является калориметр.

Внешние ссылки

• Раздел «Калориметр» в Кратком справочнике по детектору частиц
• Объяснение калориметров на Quantumdiaries.org