Masterarbeit - Physikzentrum der RWTH Aachen

2. Grundlagen
2.1. Wechselwirkung von Teilchen in Materie
Teilchen können nur durch ihre Interaktion mit Materie detektiert werden. Für
den Bau von Teilchendetektoren ist es daher wichtig, zu wissen welche Art von
Teilchen mit welcher Wahrscheinlichkeit welche Art von Wechselwirkung mit einem
bestimmten Detektormaterial ausführt. Die in Frage kommenden Prozesse für diese
Arbeit werden im Folgenden beschrieben.
2.1.1. Schwere, geladene Teilchen
Der Energieverlust schwerer, geladener Teilchen, das heißt hier im Speziellen der
von Protonen oder der schwererer Atomkerne geschieht vor allem durch Ionisation
oder Anregung von Atomen. Bei Stößen an den Hüllenelektronen verlieren die
Teilchen jeweils nur einen geringen Bruchteil ihrer Energie und werden nur wenig
abgelenkt. Daher lässt sich ihr Energieverlust als quasi-kontinuierlich annehmen.
Daraus resultiert die Bethe-Bloch-Formel für mittlere Teilchenenergien 1 [39]:
−
〈 〉 dE
dx
= Kz 2 Z [
1 1
A β 2 2 ln 2m ec 2 β 2 γ 2 T max
I 2
− β 2 − δ(βγ)
]
2
(2.1)
mit
T max =
2m e c 2 β 2 γ 2
1 + 2γ/M + (m e /M) 2 (2.2)
1 etwa 0, 1 ≤ βγ ≤ 1000 [39]
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