Określenie masy i ładunku cząstek Pomiar prędkości przy znanym pędzie e/ µ/ π/ K/ p czas przelotu (TOF) straty na jonizację de/dx Promieniowanie Czerenkowa (C) Promieniowanie przejścia (TR) Różnice w charakterze oddziaływań e / γ / µ / h Przenikalność e/ γ / µ / h Rozwój kaskady e/ γ /h
Pomiary czasu przelotu Identyfikacja cząstek Pomiar czasu przelotu (TOF) Czas przelotu cząstki o masie m i pędzie p na drodze L t = L * (3333/p)(p 2 + m 2 ) 1/2 ps Różnica czasu przelotu na drodze L t1 t2 = L * (m 12 m 22 )/p 2 ps Spektrometry czasów przelotu Zdolność rozdzielcza (50)100 300 ps, zależy od: Detektorów (liczniki scyntylacyjne, detektory gazowe) Geometrii (kompensacja czasu propagacji) Elektroniki odczytu (efekty czasu narastania sygnałów) Stabilności całego systemu (kalibracja, zależność od natężenia cząstek)
Pomiar czasu przelotu (TOF) Schemat spektrometru czasu przelotu
Pomiar czasu przelotu (TOF) Różnice w czasie przelotu cząstek na drodze 1 m
Pomiar czasu przelotu (TOF) Czasy przelotu i zdolności rozdzielcze uzyskane dla konkretnego spektrometru (L = 17 m)
Pomiar czasu przelotu (TOF) Konstrukcja liczników scyntylacyjnych
Własności scyntylatorów Identyfikacja cząstek Pomiar czasu przelotu (TOF)
Fotopowielacze Identyfikacja cząstek Pomiar czasu przelotu (TOF)
Pomiar czasu przelotu (TOF) Detektory gazowe - liczniki Pestov a
Pomiar czasu przelotu (TOF) Detektory gazowe - liczniki Pestov a
Pomiar czasu przelotu (TOF) Detektory gazowe - liczniki Pestov a na wiązce
Pomiar czasu przelotu (TOF) Detektory gazowe - liczniki Pestov a na wiązce
Pomiar czasu przelotu (TOF) Detektory gazowe - liczniki Pestov a na wiązce
Pomiar czasu przelotu (TOF) Detektory gazowe detektory o równoległych elektrodach (PPC)
Pomiar czasu przelotu (TOF) Detektory gazowe detektory o równoległych elektrodach - oczekiwania i wyniki doświadczalne
na podstawie strat jonizacyjnych de/dx Pomiar średniej wartości de/dx Trzy obszary obszar 1/β 2 de/dx min dla βγ 3 wzrost jonizacji jak ln βγ Efekty uboczne Elektrony δ -rozkład Landaua Efekt gęstościowy mniejsze de/dx Metody pomiaru Pomiar de/dx truncated mean Zliczanie klastrów oddziaływania pierwotne
de/dx zależność od pędu Identyfikacja cząstek na podstawie strat jonizacyjnych de/dx LANDAU DISTRIBUTION OF ENERGY LOSS: 4 cm Ar-CH4 (95-5) 5 bars N = 460 i.p. FWHM~250 i.p. najbardziej prawdopodobne de/dx de/dx min 2 MeV g/cm 2 dla βγ 3 0 For a Gaussian distribution: σ N ~ 21 i.p. FWHM ~ 50 i.p.
na podstawie strat jonizacyjnych de/dx Ar +10% CH 4 rozkłady rzeczywiste PARTICLE IDENTIFICATION Requires statistical analysis of hundreds of samples Counts 6000 protons electrons 15 GeV/c 4000 2000 p 3 Gev/c, e 2 Gev/c 0 0 500 1000 4 cm Ar-CH4 (95-5), 5 bars N (i.p)
na podstawie strat jonizacyjnych de/dx Zależność de/dx od pędu
Landau Distribution LANDAU DISTRIBUTION OF ENERGY LOSS: PARTICLE IDENTIFICATION Requires statistical analysis of hundreds of samples Counts 6000 4 cm Ar-CH4 (95-5) 5 bars N = 460 i.p. Counts 6000 protons electrons 15 GeV/c 4000 FWHM~250 i.p. 4000 2000 2000 0 0 500 1000 N (i.p.) For a Gaussian distribution: σ N ~ 21 i.p. FWHM ~ 50 i.p. 0 0 500 1000 N (i.p) I. Lehraus et al, Phys. Scripta 23(1981)727 Energy Loss by Excitation and Ionization
na podstawie strat jonizacyjnych de/dx Efekt gęstościowy de/dx
Komora ionizacyjna ISIS Identyfikacja cząstek na podstawie strat jonizacyjnych de/dx
na podstawie strat jonizacyjnych de/dx Dane z komory TPC eksperymentu DELPHI
na podstawie strat jonizacyjnych de/dx Dane z komory TPC eksperymentu ALEPH
Efekt Czerenkowa Identyfikacja cząstek Liczniki Czerenkowa
Efekt Czerenkowa Identyfikacja cząstek Liczniki Czerenkowa Cząstka wysyła promieniowanie jeśli przekracza prędkość światła w danym ośrodku β 1/n Kąt wypromieniowania cos Θ = 1/ β.n gdzie n współczynnik załamania światła w ośrodku Wypromieniowana energia na jednostkę długości de/dx C = 2 πr e mc 2 sin 2 Θ (1/ λ 12-1/ λ 22 ) Liczba fotonów na jednostkę długości dn/dx = 2 π αsin 2 Θ (1/ λ 1-1/ λ 2 )
Liczniki Czerenkowa Kilka liczb W zakresie 350 500 nm de/dx = 1180 sin 2 Θ ev/cm dn/dx = 390 sin 2 Θ fotonów/cm W wodzie (n= 1.33, Θ c = 41.2 o ) de/dx = 1530 ev/cm dn/dx = 170 fotonów/cm Liczniki Czerenkowa Progowe Różnicowe RICH (Ring Imaging Cherenkov)
Liczniki Czerenkowa Liczniki Czerenkowa różnice między cząstkami
Liczniki Czerenkowa Liczniki Czerenkowa progowy i różnicowy
Liczniki Czerenkowa Progowe liczniki Czerenkowa w eksperymencie NA11