Калориметры

Калориметры делятся на два класса – электромагнитные и адронные.

Электромагнитные калориметры служат для измерения энергии электронов, позитронов и фотонов с энергией больше 100 МэВ (они пригодны и для регистрации мюонов). Каскад вторичных частиц развивается за счёт генерации тормозного излучения и рождения электрон-позитронных пар. Толщина электромагнитного калориметра — десятки сантиметров.

В адронных калориметрах первичный адрон производит главным образом вторичные адроны в реакциях неупругого взаимодействия. Адронные ливни имеют бòльшие размеры, чем электромагнитные (соответственно толщина адронного калориметра может достигать нескольких метров), и подвержены значительно бòльшим флуктуациям в числе и типе вторичных частиц. Кроме того, лишь небольшая доля энергии первичного адрона остаётся в детектирующем материале калориметра. В этой связи энергетическое разрешение адронных калориметров в десятки раз хуже электромагнитных. Энергетическое разрешение

калориметров Е/Е пропорционально 1 Е, т. е.

улучшается с ростом энергии. При энергии частицы 100 ГэВ оно составляет доли процента для электромагнитного калориметра и проценты для адронного. Временнòе разрешение калориметра определяется «быстродействием» его детектирующей среды.

Принципыорганизации

многослойногодетектора

Частицы последовательно проходят различные структуры детектора.

Заряженные частицы, такие как протоны, пионы и каоны, детектируются трековым детектором (он расположен ближе всего к точке реакции) и далее — электромагнитным и адронным калориметрами.

Электроны детектируются трековым детектором и электромагнитным калориметром.

Нейтральные частицы, такие как нейтроны и фотоны, не детектируются в трековом детекторе.

Фотоны детектируются электромагнитным калориметром, а нейтроны идентифицируются по энергии, выделяемой в адронном калориметре.

Так как мюоны имеют максимальный пробег в веществе детектора из всех регистрируемых частиц, для их детектирования обычно используют внешние участки детектора — мюонный детектор.

Современныйдетектор

Детектор ATLAS

Детектор ATLAS

5

1

3

6

1.Вакуумный канал

2.Трековый детектор

3.Соленоидальный магнит

4.Электромагнитный калориметр

5.Адронный калориметр

6.Мюонный детектор

Установка ATLAS размещена под землей на глубине 100 м. Соударения протонных пучков будут происходить каждые 25 наносекунд, т.е. с частотой 40 МГц. При планируемой на первом этапе светимости ускорителя 1033 см−2с−1 при каждом столкновении пучков будет происходить в среднем 2−3 протонных соударения. При светимости 1034 см−2с−1 при каждом