• Nie Znaleziono Wyników

Kalorymetria

N/A
N/A
Protected

Academic year: 2021

Share "Kalorymetria"

Copied!
14
0
0

Pełen tekst

(1)

Kalorymetria

• Kalorymetry elektromagnetyczne

• Kalorymetry hadronowe

(2)

Kaskada elektromagnetyczna

•„pierwotny” elektronpromieniwania hamowania kreacja par promieniwanie hamowania itd.

•Kaskada wygasa kiedy średnia energia cząstek elektromagnetycznych spada poniżej energii krytycznej

(3)

Kaskada elektromagnetyczna-prosty model

•Pojedynczy krok kaskady: e+e- ; ee

•Średnio 1 konwersja na X0

•Każdy krok średnio podwaja ilość cząstek

•Każdy krok kaskady połowi srednią energię cząstek •Kaskada wygasa gdy Esrednie Ekrytyczne

(4)

Kaskada elektromagnetyczna-prosty model

0 0 0 0 0 max 0 0 0 max max 0

1

)

(

ln

2

2

2

2

2

ln

/

ln

)

(

2

)

(

2

)

(

max max

E

E

E

E

X

t

d

E

E

N

E

E

t

E

t

E

E

t

E

t

N

c t t t t tot c c t t

Ilość cząstek podwaja się

Średnia energia połowi się co krok Maksymalna ilość kroków

wyliczona z warunku wygasania kaskady

Całkowita ilość cząstek utworzona w kaskadzie

Długość kaskady proporcjonalna do energii cząstki padającej

Zdolność rozdzielcza wynikająca z fluktuacji statystycznych

(5)

Kaskada elektromagnetyczna-profil podłużny i

poprzeczny

Podłużny rozwój kaskady :

Rozkład deponowanej energii w funkcji odległości od początku kaskady wzdłuż kierunku cząstki początkowej skalowanej przez długość radiacyjną X0 A/Z2

•Poprzeczny rozwój kaskady charakteryzuje promień Moliera : promień cylindra w którym zawiera się 95% energii deponowanej

•Rm 7 Z/A [g/cm2] 14[g/cm2]

•Promień Moliera charakteryzuje maksymalną przestrzenną zdolność rozdzielczą kalorymetru

(6)

Kaskada hadronowa

•Kaskada hadronowa rozwija się w wyniku oddziaływań neutralnych i naładowanych hadronów w materiale

•„krok” kaskady hadronowej : zderzenie hadron jądro, produkcja wielu cząstek

•Każda z wyprodukowanych cząstek oddziaływuje z następnymi jądrami

•Kaskada wygasa gdy średnia energia produkowanych cząstek spada poniżej progu na oddziaływanie nieelastyczne

•Cząstki elektromagnetyczne produkowane w kaskadzie hadronowej rozwijają niezależną kaskadę elektromagnetyczną

(7)

Kaskada hadronowa

•Skala kaskady hadronowej : długość interakcji (analog X0 dla kaskady e.m.)

Jest to średnia odległość pomiędzy kolejnymi zderzeniami

•Typowa długość kalorymetru hadronowego to 7-8 I dla obecnie używanych zderzaczy (długość kaskady na szczęście rośnie z energią tylko

logarytmicznie !

•Zdolność rodzielcza kalorymetru hadronowego jest gorsza niż elektromagnetycznego. Wpływają na to dwa czynniki:

•Poprzeczny rozwój kaskady określa pęd poprzeczny cząstek produkowanych w zderzeniach nieelastycznych

Fluktuacje pomiędzy elektromagnetyczną i hadronową częścią kaskady

Dużą część energii kaskady pozostaje nieobserwowalna w detektorze (wolne, niekaskadujące neutrony)

(8)

Kaskada hadronowa

Kaskada hadronowa ma dwie składowe : elektromagnetyczna i hadronowa •Hadronowa

•Elektromagnetyczna : 0  kaskada e.m.

n( 0) 1/3 n(charged)

Naładowane hadrony : p,K, .. Fragmenty jąder

Neutrony, neutrina,miony…

Wolne neutrony, energia rozbicia jąder (binding energy), neutrina  niewidoczna energiafluktuacjeobniżona energetyczna zdolność rozdzielcza. Niewidoczna energia stanowi ok. 30% energii pierwotnej hadronu !

(9)

Kaskada hadronowa

•Kaskada hadronowa jest dłuższa i szersza od elektromagnetycznej

•Rozmiary kaskady e.m. zależą od Z •Rozmiar kaskady hadronowej

(10)
(11)

Kalorymetr próbkujący

Kalorymetr próbkujący składa się z naprzemiennych warstw absorbera

(matriału w którym rozwija się kaskada) i detektora (próbkującego kaskadę). Dla kalorymetrów e.m. jako absorber wybiera się materiały z możliwie dużym Z natomiast dla kalorymetrów hadronowych wystarcza duże A

(12)

Wydajność kalorymetru hadronowego

e e h h vis

E

E

E

Energia rejestrowana Wydajność

hadronowa Energia składowej hadronowej Wydajność elektromag . Energia składowej e.m.

e > h  fluktuacje Eh – Ee  fluktuacje Evis

(13)

Nieliniowość kalorymetru hadronowego

Część energii zdeponowanej przez składową hadronową zależy od energii

)

ln(

1

)

(

1

0

E

k

n

n

E

E

vis h

Metody kompensacji e/h :

•Podwyższyć h  np.. Absorber uranowy (ZEUS), inne specjalne absorbery •Obniżyć e  detektor z małym Z, absorber z dużym Z (atenuacja fotonów niskiej energii 1/Z5

(14)

Typy kalorymetrów

•Kalorymetry jednorodne: detektor = absorber

Szkło ołowiowe, kryształy np.. Kwarc, BGO,… Dobra zdolność rozdzielcza (energetyczna)

Ograniczona zdolność obserwacji podłużnego rozwoju kaskady (identyfikacja kaskad)

Tylko kalorymetria elektromagnetyczna

•Kalorymetry próbkujące

Detektor przekładany absorberem  tylko część energii rejestrowanaograniczona zdolność rozdzielcza

W zamian : możliwość rejestracji rozwoju kaskady w trzech wymiarach (trówymiarowa zdolność rozdzielcza (cele kalorymeru) Kalorymetria elektromagnetyczna i hadronowa

Cytaty

Powiązane dokumenty

A model of a cascade with an unlimited number of bioreactors may be attached in calculating a model of a tube plug-flow reactor [3].. A significant influence on cascade operation

łączna energia kinetyczna cząstek lekkich będzie równa łącznej energii kinetycznej cząstek ciężkich.. łączna energia kinetyczna cząstek lekkich będzie mniejsza od

Zamawiający uzna warunek za spełniony, jeżeli wykonawca posiada ważną Koncesję na obrót energią elektryczną wydaną przez Prezesa Urzędu Regulacji Energetyki oraz

prąd przemienny z sieci energetycznej (A) 40 Wyjściowa ochrona przed zwarciem Zintegrowana Współczynnik mocy wyjściowej ~1 (Regulowany od 0,8 co prowadzi do 0,8 opóźnienia)

o długościach przewyższających 10 cm, w szczególności fal radiowych, kaskada cząstek „wygląda” jak wielki pojedynczy ładunek, co oznacza, że fale radiowe emitowane

przypomina, że w ciągu ostatnich 10 lat inwestycje w odnawialne źródła energii stanowiły ponad połowę wszystkich inwestycji w nowe moce wytwórcze i że ich

W momencie, gdy jon przelatuje przez obszar między duantami zostaje przyśpieszony dzięki polu elektrycznemu panującemu między nimi, wytworzonemu przez źródło o częstotliwości

Po- trzebne jest więc urządzenie, za pomocą którego moglibyśmy podwyższać (w celu przesyłania) lub obniżać (w celu zastosowania) napięcie zmienne w obwodzie, utrzymując