Keuzecollege Hoge EnergieFysica Katholieke Universiteit ... - EHEF

De term die evenredig is aan
1 ⁄ E
σ( E)
----------- =
E
a b
-- ⊕ ------- ⊕ c . (A.8)
E E
is voor de energiën waarbij we nu werken altijd te verwaarlozen.
De term b ⁄ ( E)
is belangrijk voor het grootste deel van het nu relevante energie gebied. Als de
energie in GeV wordt gemeten varieert de constante b van enkele procenten tot 20%. De constante
c is meestal van de orde van enkele procenten en speelt een rol bij deeltjesenergieën van orde 100
GeV en meer.
A.4 Hadron calorimeters
Hadroncalorimeters werken net zo als electro-magnetische caolrimeter, behalve dat het proces dat
zorgt voor vermenigvuldiging van deeltjes vooral de sterke kernkracht is. Dit heeft wel grote praktische
implicaties. De formule (A.8) blijft voor wat de structuur betreft geldig. Maar in dit geval is
het minimum wat voor de parameter b kan worden bereikt ongeveer 35% in praktische toepassingen
en vaak is deze parameter meer van de orde van 50% tot 100%. In dit geval speelt de constante term
c ook niet meer zo’n grote rol.
Om de hadronshower helemaal te kunnen bevatten is ( 7 – 9)λ int
nodig. Om het geheel praktisch te
houden in constructie moet voor een hadron calorimeter een zwaar absorbermateriaal worden
gekozen. Dit is meestal lood, uranium, koper of ijzer. Deze materialen zijn niet geschikt voor het
detecteren van de ionisatieenergie. Daarom zijn alle hadron calorimeters van het “sampling” type.
A.5 Deeltjes identificatie
Met spoorreconstructiedetectoren en calorimeters kunnen alle geladen deeltjes en alle neutrale
deeltjes in het Standaard Model, behalve neutrino’s worden gedetecteerd. In veel gevallen is het ook
nog nuttig om vast te kunnen stellen om welk soort deeltje het nu precies ging. Voor een aantal
deeltjes of deeltjesklassen is dat mogelijk.
A.5.1 Electronen en positronen
Electronen en positronen gedragen zich voor wat betreft spoorreconstructie net als andere geladen
deeltje, met de uitzondering dat vanwege hun geringe massa ze bijna altijd relativistisch zijn en dus
een vrijwel constante dE/dx hebben onafhankelijk van hun impuls. Dit geeft de mogelijkheid om met
name in het laagenergetische gebied electronen en positronen te onderscheiden van andere geladen
deeltjes die in dat gebied een veel grotere ionisatieënergie achter laten.
Belangrijker voor electronen en positronen is dat ze een shower maken in een electromagnetische
calorimeter die in ongeveer 25X 0 is bevat. Hadronen hebben een veel dikker materiaal nodig om al
hun energie kwijt te raken. Door nu de impulsmeting van het spoor te vergelijken met de energie in
de electromagnetische calorimeter kunnen electronen en positronen (waarvoor impuls en energie
gelijk zijn) worden onderscheiden van andere deeltjes waarvoor dat niet zo is.
A.5.2 Fotonen
Fotonen geven ook een electromagnetische shower en door te eisen dat de energie die aan de achterkant
(na 25X 0 ) uit de electromagnetische calorimeter komt te verwaarlozen is is het vrijwel zeker
dat de shower door een electron, positron of foton is veroorzaakt. Door verder te eisen dat er geen
128 Collegedictaat Hoge Energiefysica