Schematischer Aufbau (‘Tortenquerschnitt’) eines Detektors.
Überblick über den Detektor
Die Spurenanalyse ist die Adaption einer Entwicklung des Standort Göttingen (siehe auch www.teilchenphysik.com). Ein typischer Teilchendetektor, wie zum Beispiel bei den ATLAS und CMS Experimenten am CERN, besteht aus drei wesentlichen Teilen: Direkt um das Strahlrohr herum befindet sich ein Spurdetektor, in dem geladene Teilchen “Hits” hinterlassen, wenn sie durch ihn hindurch fliegen. Weiter außen befinden sich zwei Kalorimeter. Im Ersten werden elektromagnetisch interagierende Teilchen gestoppt, im zweiten Hadronen, d.h. Teilchen, die aus Quarks zusammengesetzt sind. Durch das Abbremsen der Teilchen kann ihre Energie gemessen werden. Ganz Außen gibt es noch die Myon-Kammern. Myonen sind normalerweise die einzigen Teilchen, die nicht in den Kalorimetern gestoppt werden und deswegen hier ankommen. Vom Prinzip her funktionieren die Kammern ähnlich wie der Spurdetektor.
Aufgabe
Eure Aufgabe ist es fünf verschiedene Teilchen im Detektor zu identifizieren. Schaut Euch dazu die Detektor-Komponenten einzeln an und bestimmt die Messwerte für jedes Teilchen. Unter "Auswertung" sind dann alle Eure Ergebnisse zusammengefasst und Ihr könnt daraus interpretieren um welche Teilchenart es sich jeweils gehandelt hat.
Spurdetektor
Im Spurdetektor hinterlassen geladene Teilchen "Hits". Wenn ihr ein Teilchen auswählt, werden die Hits als rote Qadrate angezeigt. Durch das Magetfeld bewegen sich die geladenen Teilchen zudem auf einer Kreisbahn, deren Radius von ihrer Energie und Ladung (und der Stärke des Magnetfeldes) abhängt.
Stellt für jedes Teilchen die Ladung und Energie ein, die am besten zu den Hits passen.
0
-1
100
Elektromagnetisches und hadronisches Kalorimeter
In den Kalorimetern werden die meisten Teilchen komplett gestoppt und erzeugen dabei Lichtsignale. Die Anzahl und Ausbreitung der Signale hängt von der Energie der Teilchen ab. Wenn ihr hier ein Teilchen auswählt, werden für je circa 10GeV Energie ein gelbes Quadrat angezeigt.
Stellt für jedes Teilchen die Energie ein, die ihr ablest.
0
0
Myonenkammern
Die Myon-Kammern funktionieren im Grunde genau wie der Spurdetektor, nur dass sie nicht im Inneren des Detektors sind, sondern ganz außen.
Da die Teilchen aus einer Kollision durch die Kalorimeter hindurch müssen, um in den Myon-Kammern ein Signal zu erzeugen, kann man hier nur spezielle Teilchen finden. Diese zeichnen sich dadurch aus, dass sie nur wenig Energie verlieren, wenn sie durch Materie fliegen. Wir nennen sie daher "minimal ionisiernde Teilchen" (MIP). Es handelt sich fast immer um Myonen (oder Anti-Myonen), was den Namen der Myon-Kammern erklärt.
Wählt für jedes Teilchen aus, ob ihr eine Spur in den Myon-Kammern seht, oder nicht.
Ist eine Spur zu sehen?
Auswertung - "Seht, ob ihr richtig steht..."
Wenn Ihr alle Messwerte für die Teilchen eingestellt habt, erscheinen sie hier. Wählt nun aus, um welches Teilchen es sich jeweils handeln könnte. Mit dem Button unten könnt Ihr Eure Auswahl überprüfen.
