![\"ATLAS_wedge\"](\"https:\/\/i0.wp.com\/decay.nerd-department.de\/wp-content\/uploads\/2015\/10\/ATLAS_wedge-632x498.jpg?resize=540%2C426\")
Spurdetektoren<\/li>\n<\/ul>\nHier wird die Spur und der Impuls geladener Teilchen mit Hilfe von Treffern in Siliziumdetektoren (Pixel oder Streifen) bestimmt. Durch den Ablenkmagnet hinter dem elektromagnetischen Kalorimeter kann au\u00dferdem die Ladung des Teilchens bestimmt werden.<\/p>\n
- \n
- Elektromagnetisches Kalorimeter (+ Magnet f\u00fcr Spurdetektor)<\/li>\n<\/ul>\n
In diesem Teil des Detektors wird die Energie von Elektronen und Photonen gemessen. Man w\u00fcrde im Prinzip erwarten, dass man hier auch Muonen nachweisen kann, allerdings bilden diese aufgrund ihrer hohen Masse (ca. 200-fache Elektronenmasse) kaum Schauer aus.<\/p>\n
- \n
- Hadronisches Kalorimeter<\/li>\n<\/ul>\n
Hochenergetische Hadronen bilden in Materie einen sogenannten hadronischen Schauer aus. Dieser ist Vergleichbar mit einem elektromagnetischen Schauer, allerdings sind hadronische Schauer wesentlich l\u00e4nger und breiter als elektromagnetische, da erstere durch die sogenannte Wechselwirkungsl\u00e4nge
und letzere durch die Strahlungsl\u00e4nge
charakterisiert werden, die sich bei einem typischen Absorbermaterial (Eisen) schon mal um den Faktor 10 unterscheiden k\u00f6nnen:
,
.<\/p>\n
- \n
- Muonkammern<\/li>\n<\/ul>\n
Da wie oben erw\u00e4hnt Muonen kaum elektromagnetische Schauer verusrsachen und auch nicht stark wechselwirken durchdringen sie beide Kalorimeterschichten. Sie verlieren ihre Energie praktisch nur durch Ionisations- und Anregungsprozesse in den \u00e4u\u00dferen Muonenkammern, in denen sie Spuren hinterlassen.<\/p>\n
Soviel als kurze Ged\u00e4chtnisst\u00fctze.<\/p>\n
In einem vereinfachten Modell k\u00f6nnen wir annehmen, dass ein in das Kalorimeter eintretende Photon mit der Energie
im Mittel nach einer Strahlungsl\u00e4nge
besitzen. Offensichtlich ist bereits das nicht ganz richtig, die Strahlungsl\u00e4nge ist ja eine Art Mittelwert und deswegen wird nat\u00fcrlich nicht jedes Photon nach dieser Wegl\u00e4nge zerfallen. Nun gut, nehmen wir es trotzdem mal an. Nach einer weiteren Strahlungsl\u00e4nge haben das Elektron und das Positron jeweils ein Photon abgestrahlt, so dass deren Energie und die Energien der neuen Photonen
betr\u00e4gt. Das geht jetzt so lange gut, bis die Energie aller Teilchen unter eine Schwelle
gefallen ist (ab dieser Schwelle, ca. 80 MeV, entstehen die Energieverluste der Elektronen\/Positronen haupts\u00e4chlich durch Ionisation der Atome ohne die Erzeugung hochenergetischer Photonen). Nehmen wir an, dass passiert nach
Strahlungsl\u00e4ngen, dann gilt:<\/p>\n
<\/p>\n
Daraus l\u00e4sst sich die Tiefe des Schauers in Strahlungsl\u00e4ngen bestimmen:<\/p>\n
<\/p>\n
Cool. Falls ich mal ein Kalorimeter bauen will, komme ich bestimmt darauf zur\u00fcck.<\/p>\n
Die Zahl der Teilchen im Schauer ist im wesentlichen Proportional zur Energie des Schauers und – das ist der Trick – proportional zu der Zahl
der erzeugten Elektron-Positron Paare im Kalorimeter. Aus der letzteren Zahl wird, \u00fcber die konvertierten Photonen, die Energie des Schauers vermessen und da es sich um eine Z\u00e4hlrate handelt, ist deren relativer Fehler:<\/p>\n
<\/p>\n
Durch die Proportionalit\u00e4t
folgt:<\/p>\n
.<\/p>\n
Im allgemeinen (will hei\u00dfen: bei einem komplizierteren Schauermodell) ist das nat\u00fcrlich alles etwas komplizierter, aber immerhin bleibt die
Abh\u00e4ngigkeit in der Regel bestehen. Dieser Term is im Energiebereich von 10-100 GeV dominant.<\/p>\n
Zus\u00e4tzlich kommen noch zwei Terme hinzu, die die Aufl\u00f6sung einschr\u00e4nken: Ein sogenannter Rausch-Term
und ein konstanter Term. Der Rauschterm beschreibt – wie der Name schon sagt – den Einfluss von elektronischem Rauschen sowie Signal-pileup. Er ist dominant bei niedrigen Energien. Der konstante Term beschreibt im Prinzip die „Unebenheiten“ des Detektors (Cracks, Totes Material, Tiefe) und dominiert bei hohen Energien.<\/p>\n
Insgesamt ergibt sich also f\u00fcr das Aufl\u00f6sungsverm\u00f6gen von Kalorimetern:<\/p>\n
.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
\n\nBevor wir uns den Kalorimetern zuwenden und etwas \u00fcber die Energieaufl\u00f6sung von…\n<\/div>\n
- Muonkammern<\/li>\n<\/ul>\n
- Hadronisches Kalorimeter<\/li>\n<\/ul>\n