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 Stoppen 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.
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.
Teilchen Ladung: -1
Teilchen Energie: 100GeV
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.
Energie im hadronischen Kalorimeter: 0GeV
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.
Wenn Ihr in den anderen Tabs 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.
Nr. | Ladung | Spur-Energie | EM-Kalo-Energie | Had-Kalo-Energie | Myon-Kammern? | Was ist es? | Richtig? |
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