Részecskedetektor

A Wikipédiából, a szabad enciklopédiából

A részecskefizika területén részecskedetektoroknak vagy egyszerűen detektoroknak nevezzük a kozmikus sugárzásból, atommagátalakulásból, vagy nagy részecskegyorsítókból származó részecskék tulajdonságait (lendület, pálya, energia, sebesség, tömeg) vizsgáló eszközöket.

A nagyenergiájú részecskefizika gyorsítóiban összetett detektorokat használnak, amelyek sok különböző típusú aldetektorból állnak. Ezek általában több állam összefogásával készülnek, mint például a nagy hadronütköztető (LHC) gyorsítói a CERN-ben. Egy jellemző összeállítás leírása és képe található a Compact Muon Solenoid detektor szócikkében.

Típusai[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

Halmazállapot-változáson alapul a ködkamra (Wilson, 1912, Nobel-díj: 1927) és a buborékkamra (Glaser, 1952). Az előbbiben túlhűtött gőz csapódik le a töltött részecske által létrehozott ionizált részecskéken, az utóbbiban túlhevített folyadékban buborékok növekednek nagy sebességgel. Ezek a nyomok megvilágítva lefényképezhetőek.

Gázban elhelyezkedő fémszálakon illetve fémlapokon (katódokon és anódokon) elektromos feszültséget, áramot illetve feszültségimpulzust hoznak létre a következő gáztöltésű detektorok.

Nagy feszültséget kapcsolva két fém közé kisülés jön létre. Szikrakisülés esetén szikrakamra, csillámkisülés esetén flash kamra a detektor neve.

Szcintillációs detektorok esetén fényfelvillanás jön létre a szcintillátorokban, amelyet fotoelektronsokszorozó alakít át mérhető feszültséggé.

Szigetelő anyagokban (dielektrikumokban) a közegbeli fénysebességnél gyorsabban haladó töltött részecskék Cserenkov-sugárzást bocsátanak ki, ezen alapul a Cserenkov-detektor.

Ma már a félvezető detektorok (ezen belül a CCD is) helyet kaptak a részecskék megfigyelésében.

Összetett detektorok[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

Egy összetett detektor részei, és a részecskék útja a detektorban. Az ábrán szürke szaggatott vonal jelöli, ha a részecske nem hagy (jelentős) nyomot a detektorrétegben, feketével, ha hagy. Nem tüntettük fel a neutrínót, amely nyomtalanul eltűnik. Nem tüntettük fel továbbá a mágnes és az elektronikai berendezések számára szükséges helyet, emiatt – az ábrától eltérően – az egyes detektorrétegek általában nem érintkeznek egymással.

A részecskefizikai kísérleteknél több rétegű, összetett detektorokat használnak, amelynek minden rétege külön célt szolgál.

  • Legbelül helyezkedik el a vertexdetektor és a nyomdetektor, amely a töltött részecskék pályáját határozza meg.
  • Kifelé a kaloriméterek következnek, melyek energiamérésre szolgálnak
  • A legkölső réteg a möonkamrák rétege, ez szolgál a müonok azonosítására, mivel ide a müonokon kívül csak a detektálhatatlan neutrínók jutnak el.

További információk[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]