partikeldetektor

© CERN Photo

Partikeldetektor. Øverst: Computerrekonstruktion af partikelspor i ALEPH-detektoren ved LEP-acceleratoren ved forskningscentret CERN nær Genève. Inderst ses krumme spor fra elektrisk ladede partikler (mest pioner og K-mesoner), hvis afbøjning i et magnetfelt bestemmer deres impuls. De stærkest krummede spor har mindst impuls. De kileformede tegninger udenom repræsenterer partiklernes afsatte energi i detektoren. Der ses tydeligt to modsatrettede jets. De formodes at stamme fra en kvark og en antikvark, der er fløjet i modsatte retninger en kort strækning (ca. 10-15 m), inden de er omdannet til de observerede partikler. Kvarken og antikvarken er dannet af den frigjorte energi fra annihilation af en elektron og en positron, som er bragt til sammenstød med meget høj energi. Nederst: Fotografi af den frilagte ALEPH-detektor. Man genkender omridset fra computerrekonstruktionen.

partikeldetektor, inden for fysik et apparat, som anvendes til at registrere subatomare partikler. Disse kan stamme fra kerne- og partikelfysiske eksperimenter eller fremkomme ved naturlige radioaktive processer. Fælles for partikeldetektorer er, at den indkommende partikel afsætter energi i detektoren ved ionisering af detektormaterialets atomer. Ioniseringens omfang afhænger af partiklens ladning og energi.

Signalet fra detektoren kan bestå af lys, der udsendes, når de ioniserede atomer rekombinerer (se scintillationsdetektor), eller hvis partiklens hastighed overstiger lyshastigheden i materialet (Tjerenkov-effekt). I disse tilfælde skal detektormaterialet være gennemsigtigt. Signalet kan også være den elektriske impuls, der fremkommer, når de løsrevne elektroner i detektormaterialet drives til en opsamlingskontakt under indflydelse af et påtrykt elektrisk felt. Detektormaterialet kan her være et fast stof (fx germaniumdetektor) eller en gas (proportionaltæller eller geigertæller). I de nu forældede tåge- eller boblekamre er signalet et spor efter partiklen, der kan affotograferes.

Måling af elektrisk neutrale partikler (fx neutroner) er mere kompliceret, idet partiklen først skal overføre energi til en ladet partikel fra selve detektormaterialet ved en kollision.

Hver detektortype har sine fortrin, fx nøjagtig bestemmelse af partiklens energi, ankomsttidspunkt (se koincidenstæller) eller position. Moderne partikeldetektorer er gigantiske instrumenter, der kan bestå af op til en halv million detektorenheder arrangeret i koncentriske lag. De største partikeldetektorer anvendes i eksperimenter ved de store partikelacceleratorer, bl.a. ved CERN.