Identyfikacja cząstek
Identyfikacja cząstek to proces wykorzystujący informacje pozostawione przez cząstkę przechodzącą przez detektor cząstek w celu określenia rodzaju cząstki. Identyfikacja cząstek zmniejsza tło i poprawia rozdzielczość pomiarów oraz jest niezbędna do wielu analiz w detektorach cząstek.
Naładowane cząstki
Naładowane cząstki zostały zidentyfikowane przy użyciu różnych technik. Wszystkie metody polegają na pomiarze pędu w komorze śledzącej połączonym z pomiarem prędkości w celu określenia masy naładowanej cząstki, a tym samym jej tożsamości.
Specyficzna jonizacja
Naładowana cząstka traci energię w materii w wyniku jonizacji z szybkością określoną częściowo przez jej prędkość. Strata energii na jednostkę odległości jest zwykle nazywana dE/dx. Straty energii są mierzone albo w dedykowanych detektorach, albo w komorach śledzących zaprojektowanych również do pomiaru strat energii. Energia tracona w cienkiej warstwie materiału podlega dużym wahaniom, dlatego dokładne wyznaczenie dE/dx wymaga dużej liczby pomiarów. Pojedyncze pomiary w ogonach o niskiej i wysokiej energii są wykluczone.
Czas lotu
Detektory czasu lotu określają prędkość cząstek naładowanych, mierząc czas potrzebny do przebycia od punktu interakcji do detektora czasu lotu lub między dwoma detektorami. Zdolność rozróżniania typów cząstek maleje, gdy prędkość cząstek zbliża się do maksymalnej dopuszczalnej wartości, prędkości światła , a zatem jest skuteczna tylko dla cząstek o małym współczynniku Lorentza .
Detektory Czerenkowa
Promieniowanie Czerenkowa jest emitowane przez naładowaną cząstkę przechodzącą przez materiał z prędkością większą niż c/n, gdzie n jest współczynnikiem załamania materiału. Kąt nachylenia fotonów względem kierunku naładowanej cząstki zależy od prędkości. Zastosowano szereg geometrii detektora Czerenkowa.
fotony
Fotony są identyfikowane, ponieważ całą swoją energię pozostawiają w kalorymetrze elektromagnetycznym detektora , ale nie pojawiają się w komorze śledzącej (patrz np. Detektor wewnętrzny ATLAS ), ponieważ są neutralne. Neutralny pion , który rozpada się wewnątrz kalorymetru EM, może powtórzyć ten efekt.
elektrony
Elektrony pojawiają się jako ścieżki w wewnętrznym detektorze i przekazują całą swoją energię do kalorymetru elektromagnetycznego. Energia zdeponowana w kalorymetrze musi odpowiadać pędowi zmierzonemu w komorze śledzącej.
miony
Miony penetrują więcej materiału niż inne naładowane cząstki i dlatego można je zidentyfikować na podstawie ich obecności w najbardziej zewnętrznych detektorach.
Cząsteczki Tau
tau wymaga odróżnienia wąskiego „dżetu” wytwarzanego przez hadronowy rozpad tau od zwykłych dżetów kwarkowych .
Neutrina
Neutrina nie wchodzą w interakcje w detektorach cząstek i dlatego uciekają niezauważone. Ich obecność można wywnioskować na podstawie braku równowagi pędu widocznych cząstek w zdarzeniu. W zderzaczach elektron-pozyton można zrekonstruować zarówno pęd neutrina we wszystkich trzech wymiarach, jak i energię neutrina. Rekonstrukcja energii neutrin wymaga dokładnej identyfikacji naładowanych cząstek. W zderzaczach wykorzystujących hadrony można wyznaczyć tylko pęd poprzecznie do kierunku wiązki.
Neutralne hadrony
0 Neutralne hadrony można czasami zidentyfikować w kalorymetrach. W szczególności można zidentyfikować antyneutrony i KL . Neutralne hadrony można również zidentyfikować w zderzaczach elektron-pozyton w taki sam sposób jak neutrina.
Ciężkie kwarki
Oznaczanie smaku twarogu identyfikuje smak twarogu, z którego pochodzi dżet . Najważniejszym przykładem jest znakowanie B , identyfikacja kwarków dolnych . Znakowanie B opiera się na tym, że kwark b jest najcięższym kwarkiem biorącym udział w rozpadzie hadronowym (wierzchołki są cięższe, ale posiadanie wierzchołka w rozpadzie jest konieczne do wytworzenia cięższego cząsteczka ma późniejszy rozpad na wierzchołek). Oznacza to, że kwark b ma krótki czas życia i możliwe jest szukanie jego wierzchołka rozpadu w wewnętrznym trackerze. Ponadto produkty jego rozpadu są poprzeczne do wiązki, co skutkuje dużą krotnością strumienia. charmsów przy użyciu podobnych technik jest również możliwe, ale niezwykle trudne ze względu na mniejszą masę. Oznaczanie dżetów z lżejszych kwarków jest po prostu niemożliwe, ze względu na tło QCD jest po prostu zbyt wiele nierozróżnialnych dżetów.