Der Detektor  

Das Guckloch

Zur Untersuchung der Teilchen die bei Kollisionen in der Teilchenphysik entstehen, brauchen wir einen Detektor, der uns als elektronische Kamera dient. Hier benutzen wir den OPAL Detektor. Unsere Teilchendetektoren sind zylindrisch aufgebaut, um Teilchen in allen Richtungen messen zu koennen. Sie bestehen aus mehreren Lagen, die jeweils verschiedene Grössen der Teilchen messen (Flugbahn, elektrische Ladung, Energie, ...)

Die Spurkammer

In der innersten Lage wird die Flugbahn von geladenen Teilchen gemessen. Sie bewegen sich in einem Magnetfeld auf einer Kreisbahn und hinterlassen im gasgefüllten Raum kleine Ionisationswölkchen. Aus der Krümmung und Richtung der Kreisbahn können wir den Impuls und die Ladung des Teilchens bestimmen.

Diese Lage nennen wir Spurkammer.

Das Kalorimeter

In der nächsten Lage werden fast alle Teilchen im Bleiglas absorbiert und strahlen dabei Licht ab. Je mehr Licht dabei entsteht, desto schneller waren die Teilchen. Die Physiker sagen, dass die Teilchen mehr Energie hatten.

Diese Lage nennen wir Kalorimeter, da man die Energie in Einheiten von Kalorien ausdruecken kann.

Das Kalorimeter besteht wiederum aus zwei Lagen. In der inneren Lage, dem elektromagnetischen Kalorimeter werden z.B. Elektronen absorbiert, in der äusseren, dem hadronischen Kalorimeter schwerere Teilchen mit einer höheren Durchschlagskraft wie z.B. Protonen.

Der Myondetektor

Myonen werden im Kalorimeter nicht absorbiert. Sie hinterlassen dort nur eine kleine Energiemenge und fliegen fast ungestört weiter nach aussen. Somit können wir Teilchen, die in der äussersten Detektorlage Signale hinterlassen, als Myonen identifizeren.

Diese Lage nennen wir deshalb Myon-Kammern.

Die Teilchensignale

Jetzt schauen wir uns Beispiele von echten Teilchensignalen im OPAL-Detektor an:

In der Teilchenphysik geben wir die Energie eines Teilchens nicht in Einheiten von Kalorien oder Joule, sondern in GeV an. Ein Elektron, das von 1.5 Milliarden normalen Haushaltsbatterien mit jeweils 1 Volt Spannung beschleunigt wurde, hat die Energie 1.5 GeV = Giga-Elektronen-Volt. Deswegen nennt man diesen Forschungsbereich auch Hochenergiephysik.

Im obigen Beispiel beträgt die Teilchenenergie in der Spurkammer 4 - 8 GeV, im elektromagnetischen Kalorimeter 0.5 - 1 GeV. Das Teilchen hinterlässt auch ein Signal im hadronischen Kalorimeter und dann sogar noch in den Myon-Kammern. Es handelt sich um ein Myon. Myonen sind die einzigen Teilchen, die durch das Kalorimeter fast ungestört hindurchfliegen können und dann in den Myon-Kammern Signale hinterlassen.

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