입자식별
Particle identification |
입자 식별은 입자 검출기를 통과하는 입자가 남긴 정보를 이용하여 입자의 유형을 식별하는 과정이다.입자 식별은 배경을 줄이고 측정 분해능을 향상시키며, 입자 검출기의 많은 분석에 필수적이다.[1]
전하입자
충전된 입자는 다양한 기법을 사용하여 식별되었다.모든 방법은 충전된 입자 질량을 결정하기 위한 속도 측정과 결합하여 추적실의 운동량 측정에 의존하며, 따라서 그 정체성을 결정한다.
특정 이온화
충전된 입자는 속도에 의해 부분적으로 결정되는 속도로 이온화에 의해 물질의 에너지를 잃는다.단위 거리당 에너지 손실을 일반적으로 dE/dx라고 부른다.에너지 손실은 전용 검출기 또는 에너지 손실을 측정하도록 설계된 추적 챔버에서 측정한다.얇은 재료 층에서 손실되는 에너지는 큰 변동을 일으키기 때문에 정확한 dE/dx 결정은 많은 수의 측정이 필요하다.낮은 에너지 및 높은 에너지 꼬리의 개별 측정은 제외된다.
비행시간
비행 검출기의 시간은 상호작용 지점에서 비행 검출기의 시간 또는 두 검출기 사이의 이동에 필요한 시간을 측정하여 충전된 입자 속도를 결정한다.입자 속도가 최대 허용 값, 빛의 속도에 근접할수록 입자 유형을 구분하는 능력은 감소하므로 로렌츠 인자가 작은 입자에 대해서만 효율적이다.
체렌코프 검출기
체렌코프 방사선은 c/n 이상의 속도로 물질을 통과할 때 충전된 입자에 의해 방출되는데, 여기서 n은 물질의 굴절 지수다.충전된 입자 방향에 대한 광자의 각도는 속도에 따라 달라진다.많은 체렌코프 검출기 기하학들이 사용되었다.
광자
광자는 검출기의 전자기 열량계에 모든 에너지를 남기지만 중립적이기 때문에 추적실(예: ATLAS 내부 검출기 참조)에는 나타나지 않기 때문에 식별된다.전자파 열량계 내부에서 분해되는 중립 파이온이 이 효과를 재현할 수 있다.
전자
전자는 내부 검출기에 트랙으로 나타나 모든 에너지를 전자기 열량계에 축적한다.열량계에 축적된 에너지는 추적실에서 측정한 운동량과 일치해야 한다.
뮤온스
뮤온은 다른 전하 입자보다 더 많은 물질을 침투하므로 가장 바깥쪽 검출기에 있는 뮤온의 존재로 식별할 수 있다.
타우 입자
타우 식별은 타우의 해드론 붕괴에 의해 발생하는 좁은 "제트"를 일반 쿼크 제트기와 구별할 필요가 있다.
뉴트리노스
중성미자는 입자 검출기에서 상호작용하지 않기 때문에 검출되지 않은 상태에서 탈출한다.그들의 존재는 어떤 사건에서 보이는 입자의 운동량 불균형으로 유추될 수 있다.전자-양전자 충돌기에서 3차원의 중성미자 운동량과 중성미자 에너지를 모두 재구성할 수 있다.중성미자 에너지 재구성은 정확한 전하 입자 식별이 필요하다.하드론을 사용하는 칼라이더에서는 빔 방향에 가로지르는 운동량만 결정할 수 있다.
중성 하드론
중성 하드론은 때때로 칼로리미터로 식별할 수 있다.특히 해독제와 ks를L0 확인할 수 있다.중성 하드론은 또한 중성미자와 같은 방법으로 전자-양전자 충돌기에서 식별될 수 있다.
무거운 쿼크
쿼크 향미 태깅은 제트기에서 나오는 쿼크의 맛을 식별한다.B태깅, 바닥 쿼크의 식별이 가장 중요한 예다.B 태그 지정은 B 쿼크가 해드론 붕괴에 관련된 가장 무거운 쿼크(상단은 무겁지만 상단을 갖는 것은 상단으로의 후속 붕괴를 위해 더 무거운 입자를 생성하기 위해 필요하다)에 의존한다.이는 이 쿼크의 수명이 짧고 내부 트래커에서 붕괴 정점을 찾을 수 있음을 의미한다.또한, 그것의 붕괴 산물은 빔에 횡단적이어서 높은 제트 다중성을 초래한다.비슷한 기법을 이용한 매력태깅도 가능하지만 질량이 낮아 극히 어렵다.QCD 배경 때문에 구별할 수 없는 제트기가 너무 많기 때문에 더 가벼운 쿼크에서 제트기에 태그를 다는 것은 도저히 불가능하다.
