粒子検出器 実験の設計
あなたがある物理を探索したくて実験装置を設計する場合、どのようなことを考慮すべき だろうか?
素粒子実験はビームを使うとは限らないが、今は加速器を用いた高エネルギー実験に限っ て話を進めよう。
加速器
例えば新しい粒子を探索する場合、必要なイベント数はいくらか?理論的に予想される断 面積を用いて、必要な加速器の性能(ルミノシティ)が決まる。また実際には検出器のアク セプタンス(測定範囲)と検出効率の分、イベント数は少なくなるので注意しよう。
設計
検出器の配置
一般的な検出器の配置は、
衝突点近傍 イベントが起きたことを同定 運動量測定
エネルギー測定、粒子ID
アクセプタンスはどの程度必要か?
検出器の性能
エネルギー(運動量)分解能 Background 除去能力
High Event Rate Capability(回復時間)
High Multiplicity Capability、位置分解能 Cost、耐久性、扱いやすさ(メンテナンス)
検出器の種類
ワイヤーチェンバ → 位置、運動量測定(磁場が必要)
カロリメータ →エネルギー測定 シンチレータ → 時間測定(PID)
チェレンコフ検出器→速度(PID)