2013 - Herbstschule Maria Laach - Universität Siegen

26 45. Herbstschule für Hochenergiephysik Maria Laach 2013
D-6 (C) Entwicklung eines Čerenkov-Quarzdetektors für Polarimetrie
am International Linear Collider
ANNIKA VAUTH
DESY, Hamburg
Der International Linear Collider (ILC) ist ein geplanter Linearbeschleuniger, in dem polarisierte
Elektronen- und Positronenstrahlen mit einer Schwerpunktsenergie von bis zu 500 GeV zur
Kollision gebracht werden sollen.
Wichtige Bestandteile des Physikprogramms werden Präzisionsmessungen innerhalb des Standardmodells
sein, die Suche nach neuen Phänomenen, sowie eine präzise Vermessung möglicher
neuer Teilchen. Dazu ist eine genaue Messung der Strahlpolarisation mit einer bislang noch nie
erreichten Genauigkeit von P/P = 0,25% erforderlich.
Zu diesem Zweck sind Compton-Polarimeter vor und hinter dem e C e -Kollisionspunkt vorgesehen.
In diesen Polarimetern werden von den etwa 10 10 Teilchen eines Teilchenpakets etwa 10 3
an zirkular polarisiertem Laserlicht gestreut. Das Energiespektrum der gestreuten Teilchen hängt
dabei von der Strahlpolarisation ab. Zur Messung wird die Energieverteilung durch ein Magnetfeld
in eine Ortsverteilung transformiert, welche mithilfe von Čerenkov-Detektoren nachgewiesen
werden soll.
Dipol
Dipol
Dipol
Dipol
e+/e−
Laser IP
45.6 GeV
250 GeV
IP
Čerenkov Detektor
Gesamtlänge: ~75 m
24 cm
Abbildung D.3.: Skizze der Magnetschikane eines Compton-Polarimeters für den ILC.
Ein entscheidender Beitrag für die Präzision der Polarisationsmessung ist die Genauigkeit, mit
der die Menge des erzeugten Čerenkovlichts und somit das Energiespektrum der getreuten Teilchen
gemessen werden kann.
Im Rahmen der Arbeit, die ich in diesem Vortrag vorstellen möchte, geht es um die Fragestellung,
ob Quarz als Medium für diese Čerenkov-Detektoren geeignet ist. Die gegenüber den in
der Polarimetrie meist üblichen Gasen deutlich höhere Lichtausbeute in Quarz könnte die Gelegenheit
zum Bau eines ”
selbstkalibrierenden“ Detektors bieten: Wenn die Anzahl von detektierten
Photonen pro Comptonelektron groß genug wäre, würde das es ermöglichen, die Anzahl
der Comptonelektronen pro Detektorkanal direkt aufzulösen. Das würde es gestatten, über die
Abstände der einzelnen Signalmaxima die Verstärkung der Photodetektoren direkt während der
Datennahme zu kalibrieren und damit die bisher dominante Quelle systematischer Unsicherheit
deutlich zu reduzieren.