Detektor částic , detektor elementárních částic , detektor ionizujícího záření v experimentální částicové fyzice - zařízení určené k detekci a měření parametrů vysokoenergetických atomových a subatomárních částic, jako je kosmické záření nebo částice vznikající při jaderných rozpadech nebo v urychlovačích .
Zastaralý
Detektory radiační ochrany
Detektory pro jadernou fyziku a fyziku elementárních částic
Ve fyzice elementárních částic pojem „detektor“ označuje nejen různé typy senzorů pro detekci částic, ale také velké instalace vytvořené na jejich základě a zahrnující také infrastrukturu pro udržení jejich výkonu (kryogenní systémy, klimatizační systémy, napájecí zdroje ), elektronika pro čtení a primární zpracování dat, pomocné systémy (například supravodivé solenoidy pro vytváření magnetického pole uvnitř instalace). Takové instalace nyní zpravidla vytvářejí velké mezinárodní skupiny.
Vzhledem k tomu, že výstavba velké instalace vyžaduje značné finanční a lidské úsilí, ve většině případů se nepoužívá pro jeden konkrétní úkol, ale pro celou řadu různých měření. Hlavní požadavky na moderní detektor pro experimenty na urychlovači jsou:
Pro specifické problémy mohou být vyžadovány další požadavky, například pro experimenty měřící narušení CP v systému mezonů B hraje důležitou roli rozlišení souřadnic v oblasti interakce paprsku.
Potřeba splnit tyto podmínky vede k dnešnímu typickému schématu univerzálního vícevrstvého detektoru. V anglicky psané literatuře je takové schéma obvykle srovnáváno se strukturou podobnou cibuli. Ve směru od středu (oblast interakce paprsku) k periferii se typický detektor pro urychlovač srážkového paprsku skládá z následujících systémů:
Sledovací systém je navržen tak, aby zaznamenával trajektorii průchodu nabité částice: souřadnice oblasti interakce, úhly odletu. U většiny detektorů je sledovací systém umístěn v magnetickém poli, což vede k zakřivení trajektorií nabitých částic a umožňuje určit jejich hybnost a znaménko náboje.
Traťový systém je obvykle založen na plynových ionizačních detektorech nebo polovodičových křemíkových detektorech.
Identifikační systém umožňuje vzájemné oddělení různých typů nabitých částic. Princip činnosti identifikačních systémů nejčastěji spočívá v měření rychlosti částice jedním ze tří způsobů:
Spolu s měřením hybnosti částice v kolejovém systému to dává informaci o hmotnosti a následně o typu částice.
Kalorimetr je určen k měření energie částic jejich úplnou absorpcí. To je jediný způsob, jak detekovat fotony (protože nejsou nabité, a proto nezanechávají stopy ve sledovacím systému). Fotony a elektrony tvoří ve hmotě elektromagnetickou sprchu a jsou tak zcela pohlceny. Uvolněnou energii lze měřit buď velikostí záblesku scintilačního světla (scintilační kalorimetry) nebo počítáním sprchových částic (vzorkovací kalorimetry).
Mionový systém lze přiřadit k identifikačnímu systému, ale technicky je implementován samostatně ve vnější části detektoru. Nejčastěji je zabudován do železa, které uzavírá magnetický tok solenoidu kolejového systému. Mionový systém umožňuje oddělovat miony jejich schopností cestovat na velké vzdálenosti ve hmotě bez absorpce (je to důsledek skutečnosti, že mion neprochází jadernou interakcí ).
Kromě vědeckých experimentů se detektory elementárních částic používají také v aplikovaných úlohách - v medicíně (rentgenové přístroje s nízkou dávkou záření, tomografy , radiační terapie ), nauka o materiálech ( defektoskopie ), pro předletové screeningy cestujících a zavazadla na letištích.