Teilchenidentifikation mit Cherenkov-Detektoren Rüdiger Reuter.

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  • Folie 1
  • Teilchenidentifikation mit Cherenkov-Detektoren Rdiger Reuter
  • Folie 2
  • Inhalt Motivation Entstehung der Cherenkov-Strahlung Radiatormaterialien Detektorsysteme Delphi BaBar
  • Folie 3
  • Motivation Teilchenidentifikation geladener Teilchen in Hochenergiephysik Experimenten Zusammensetzung eines Hadronenstrahls in Zhlratenexperimenten Vermessung von Vierer-Vektoren Bestimmung des Impulses: Spurrekonstruktion eines geladenen Teilchens im Magnetfeld (z.B.Driftkammer) Bestimmung der Energie: Energiebestimmung aus Geschwindigkeit Ausnutzung des Cherenkov-Effekts =>v =>m => Identitt
  • Folie 4
  • Pawel Alexejewitsch Tscherenkow Russischer Physiker * 28.Juli 1904 6.Januar 1990 1958 Nobelpreis fr die Entdeckung und Interpretation des Cherenkov-Effekts
  • Folie 5
  • Entstehung von Cherenkov-Strahlung - Cherenkov-Strahlung entsteht, wenn sich ein geladenes Teilchen in einem Medium mit Brechungsindex n schneller bewegt, als die Lichtgeschwindigkeit in diesem Medium.
  • Folie 6
  • Cherenkov-Kegel Durch Messung des Emissionswinkels ist Rckschluss auf die Geschwindigkeit des geladenen Teilchens mglich!
  • Folie 7
  • Beispiel fr Cherenkov-Strahlung
  • Folie 8
  • Emittierte Photonen Fr einfach geladene Teilchen im optischen bzw. nahen UV Bereich 400nm
  • Differentielle Detektoren Zielsetzung: Zhlratenmessung von Hyperonen(,) Funktionsprinzip: Blende deckt Winkelbereich ab Gasdruck ndert n (linear) =>Winkelnderung Zerfallslnge(20GeV) 57cm => kompakter Detektor Masse :1197 MeV/c^2 Masse :1321 MeV/c^2
  • Folie 15
  • Differentielle Detektoren - Keine Gleichzeitige Messung fr unterschiedliche Impulse und Winkel! Korrekturlinsen: =2e-4 -> =5e-5 Lnge: 48cm =120mrad =5e-5
  • Folie 16
  • Differentielle Detektoren P=20GeV
  • Folie 17
  • RICH Detektoren Differentielle oder Schwellendetektoren lassen sich nicht fr Exp. Einsetzen, wo eine hohe Raumwinkelabdeckung erforderlich ist z.B. Collider =>RICH Abdeckung fast des gesamten Raumwinkels mglich Messung des Cherenkov-Winkels Groer Impulsbereich kann abgedeckt werden
  • Folie 18
  • RICH Detektoren
  • Folie 19
  • Delphi Detektor am CERN Von 1989 bis 2000 am Cern Untersuchung der schwachen Wechselwirkung Symmetrischer Collider
  • Folie 20
  • Barrel RICH 3,5 Meter lang Deckt Winkel von 40 bis 140 ab Auendurchmesser: 385cm Innendurchmesser: 260cm =>Dicke: 125cm Identifizierung von geladenen Hadronen (,K,p) ber einen groen Impulsbereich Delphi Detektor am CERN
  • Folie 21
  • Barrel RICH
  • Folie 22
  • Folie 23
  • Rekonstruktion ->K Die Messwerte des Cherenkov-Detektors helfen aber bei der Rekonstruktion eines Leichtere Identifizierung der Teilchen Reduktion des Untergrunds um Faktor 2 Methode der invarianten Masse
  • Folie 24
  • BaBar Detektor am SLAC Luft seit 1999 am Slac Elektronen 9GeV kollidieren mit 3,1GeV Positronen (asymmetrisch)
  • Folie 25
  • -Lnge: 5m -Innendurchmesser: 83,6cm -Auendurchmesser: 85,3cm - =>Dicke: 1,7cm -11.000 PMTs -Standoff-Box: 1,17m -Winkel: 51,4-154,5
  • Folie 26
  • DIRC 144 Quarzstbe, 5m Lang, 1,7cm dick -11.000 PMT -PMT auerhalb des Magnetfelds
  • Folie 27
  • DIRC
  • Folie 28
  • Folie 29
  • Zusammenfassung Cherenkov-Effekt liefert: Detektortypen: -Schwellendetektoren - v > c/n -Differentielle Detektoren - Teilchenidentifizierung fr Zahlraten -RICH Detektoren -Geschwindigkeitsbestimmung => Identitt -Messung ber vollen Raumwinkel
  • Folie 30
  • Zusammenfassung Aus detektiertem Ring kann v bestimmt werden Teilchenunterscheidung in groen Impulsbereichen Teilchenidentifizierung reduziert den Untergrund RICH
  • Folie 31
  • Vielen Dank fr ihre Aufmerksamkeit