BeLL Katrin Kröger endgültig - Desy

Spurkammer / -detektor
In der innersten Detektorschicht direkt um das Strahlrohr wird die Flugbahn von geladenen Teilchen
gemessen, sie werden in einem Magnetfeld auf einer Kreisbahn gekrümmt und ionisieren das
Detektormaterial. In älteren Spurkammern hinterlassen die Teilchen im gasgefüllten Raum kleine
Ionisationswölkchen. In modernen Detektoren bestehen die Spurkammern meist aus Silizium-
Halbleitern. Aus der Krümmung und Richtung der Kreisbahn kann Impuls und Ladung des Teilchens
bestimmt werden.
Kalorimeter
Außerhalb der Spurdetektoren befinden sich Kalorimeter, um die Energie der Teilchen zu erfassen.
Mit Kalorimetern kann die Energie sowohl von geladenen als auch von neutralen Teilchen gemessen
werden.
Wenn ein Teilchen in ein Kalorimeter eintritt, kollidiert es mit dem dichten Material des Detektors.
Die Kollisionen verursachen einen Schauer von sekundären Teilchen, wobei die gesamte Energie des
ursprünglichen Teilchens im Kalorimeter absorbiert wird. Dabei ist die kinetische Energie des
einfallenden Teilchens proportional zur Heftigkeit des ausgelösten Teilchenschauers, was
Rückschlüsse auf die in der Kollision erhaltene bzw. verlorene Energie des Teilchens erlaubt.
Kalorimeter sind deswegen außerhalb der Spurdetektoren angeordnet, da so die Flugbahn des
Teilchens bereits registriert werden kann, bevor es im Kalorimeter absorbiert wird.
Das Kalorimeter besteht wiederum aus zwei Lagen. In der inneren Lage, dem elektromagnetischen
Kalorimeter, werden z. B. Elektronen absorbiert. In der äußeren Lage, dem hadronischen
Kalorimeter, werden schwerere Teilchen mit einer höheren Durchschlagskraft, wie z. B. Protonen,
absorbiert.
Normalerweise sind Myonen und Neutrinos die einzigen Teilchen, die die Kalorimeter durchdringen
und zu den Myondetektoren gelangen.
Myonkammer
Myonen, die massereicheren Partner der Elektronen aus der zweiten Familie im Standardmodell
(siehe Kapitel „Standardmodell der Teilchenphysik“), hinterlassen in allen bisher besprochenen
Detektorkomponenten nur eine Ionisationsspur, und verlassen diese fast ungebremst. Für die
Absorption im elektromagnetischen Kalorimeter sind sie zu schwer. Danach passieren sie, weil sie
genau wie Elektronen nicht der Starken Wechselwirkung unterliegen, auch das hadronische
Kalorimeter nahezu ungehindert. Außerhalb des hadronischen Kalorimeters registrieren
Myonenkammern dann die Ionisation dieser durchdringenden Teilchen. Myonen sind die einzigen
messbaren Teilchen, die es vom Wechselwirkungspunkt bis nach hier außen in die Myonenkammern
(und noch viel weiter) schaffen.
Neutrinos wechselwirken fast überhaupt nicht mit Materie. Sie können nur indirekt nachgewiesen
werden, indem zur Erfüllung der Erhaltungssätze auf sie rückgeschlossen wird.
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