Detector de particule , detector de particule elementare, detector de radiații ionizante în fizica experimentală a particulelor - un dispozitiv conceput pentru a detecta și măsura parametrii particulelor atomice și subatomice de înaltă energie, cum ar fi razele cosmice sau particulele produse în timpul dezintegrarilor nucleare sau în acceleratoare .
Învechit
Detectoare de protecție împotriva radiațiilor
Detectoare pentru fizica nucleară și fizica particulelor elementare
În fizica particulelor elementare, conceptul de „detector” se referă nu numai la diverse tipuri de senzori pentru detectarea particulelor, ci și la instalații mari create pe baza acestora și incluzând și infrastructura pentru menținerea performanței acestora (sisteme criogenice, sisteme de aer condiționat, surse de alimentare cu energie electrică). ), electronice pentru citire și prelucrare primară a datelor, sisteme auxiliare (de exemplu, solenoizi supraconductori pentru crearea unui câmp magnetic în interiorul instalației). De regulă, astfel de instalații sunt acum create de mari grupuri internaționale.
Deoarece construcția unei instalații mari necesită un efort financiar și uman semnificativ, în cele mai multe cazuri este utilizată nu pentru o sarcină specifică, ci pentru o întreagă gamă de măsurători diferite. Principalele cerințe pentru un detector modern pentru experimente la accelerator sunt:
Pentru probleme specifice, pot fi necesare cerințe suplimentare, de exemplu, pentru experimentele care măsoară încălcarea CP într-un sistem de mezoni B, un rol important îl joacă rezoluția coordonatelor în regiunea interacțiunii fasciculului.
Necesitatea de a îndeplini aceste condiții duce la o schemă tipică de astăzi a unui detector multistrat universal. În literatura în limba engleză, o astfel de schemă este de obicei comparată cu o structură asemănătoare ceapă. În direcția de la centru (regiunea de interacțiune a fasciculului) la periferie, un detector tipic pentru un accelerator de fascicul de ciocnire constă din următoarele sisteme:
Sistemul de urmărire este conceput pentru a înregistra traiectoria trecerii unei particule încărcate: coordonatele regiunii de interacțiune, unghiurile de plecare. În majoritatea detectorilor, sistemul de urmărire este plasat într-un câmp magnetic, ceea ce duce la o curbură a traiectoriilor particulelor încărcate și face posibilă determinarea momentului și semnului de încărcare a acestora.
Sistemul de cale se bazează de obicei pe detectoare cu ionizare de gaz sau detectoare cu siliciu cu semiconductor.
Sistemul de identificare permite ca diferite tipuri de particule încărcate să fie separate unele de altele. Principiul de funcționare al sistemelor de identificare constă cel mai adesea în măsurarea vitezei unei particule într-unul din trei moduri:
Împreună cu măsurarea impulsului unei particule într-un sistem de cale, aceasta oferă informații despre masă și, în consecință, despre tipul particulei.
Calorimetrul este conceput pentru a măsura energia particulelor prin absorbția lor completă. Acesta este singurul mod de a detecta fotonii (din moment ce nu sunt incarcati si deci nu lasa urme in sistemul de urmarire). Fotonii și electronii formează un duș electromagnetic în materie și sunt astfel complet absorbiți. Energia eliberată poate fi măsurată fie prin mărimea fulgerului luminii de scintilație (calorimetre de scintilație), fie prin numărarea particulelor de duș (calorimetre de eșantionare).
Sistemul de muoni poate fi atribuit sistemului de identificare, dar din punct de vedere tehnic este implementat separat în partea exterioară a detectorului. Cel mai adesea, este încorporat în fierul care închide fluxul magnetic al solenoidului sistemului de cale. Sistemul de muoni face posibilă separarea muonilor prin capacitatea lor de a parcurge distanțe lungi în materie fără absorbție (aceasta este o consecință a faptului că muonul nu experimentează interacțiune nucleară ).
Pe lângă experimentele științifice, detectorii de particule elementare sunt utilizați și în sarcini aplicate - în medicină (mașini cu raze X cu o doză scăzută de radiații, tomografii , radioterapie ), știința materialelor ( defectoscopie ), pentru screening-ul înainte de zbor a pasagerilor și bagaje în aeroporturi.