第七章 粒子鉴别(PID).ppt

粒子鉴别(PID) 1dE/dX测量 2飞行时间 3Cherenkov探测器 4穿越辐射探测器 粒子鉴别是高能物理实验的一个重要方面。某些物理量只有通过复杂的粒子鉴别才能得到(B-物理，CP破坏以及稀有衰变等) 需要鉴别的粒子有：?/K, K/p, e/?, ?/?0…. 鉴别粒子的方法对相关能量的测量都相当依赖。 两个物理效率?XX或?XY 它们存在一定关系： 探测器的性能可以用分辨力Dx,y来表示 Sx, Sy分别是探测器给出的粒子x与y的 信号，其信号分辨率为?s。 一个例子 通过dE/dX来鉴别粒子 同时测量动量以及dE/dX就可以得到 粒子的静止质量，从而可以鉴别粒子 如何提高鉴别能力呢(利用dE/dX)？ ?提高dE/dX样本的纯度 ?计算截断平均值，也就 是忽略样本中高值的部 分 ?还有就是增加气体压力， 这样可以改善分辨率(? 提高初始统计)，但这将 带来减小相对论上升的 副作用，这是由于密度 效应的关系！ 注意不能将高值尾巴截断太多！ 例子：ALEPH的TPC 通过电离束团计数得到高分辨率的dE/dX 回忆第二章：初始电子－离子对的数目是按Poisson分布的 如果我们能计数电离束团，那么?E的分辨率是什么呢？ 电离束团计数的方法已经得到了应用——时间扩展室，但还没有应用于粒子物理实验。 用混合型气体探测 器来电离束团计数： 像素读出芯片＋ 微放大箔 利用飞行时间鉴别粒子 例子：NA49重离子实验 高分辨率TOF的要求： ?快速探测器(塑料闪烁体，气体探测器，如 RPC(ALICE)) ?适当的信号处理(稳定的鉴别率以及修正) ?连续稳定的监控 例子：NA49重离子实验 回到…带电粒子相互作用 回忆能量损失是由于电离… 还有别的原因致使能量损失！ 介质中的光子将按下面关系 传播 假设软碰撞＋四动量守 恒?发射真实光子： 如果 发射光子。也就是说 如果粒子在电介质中的 速度?c大于光在介质中 的传播速度c/n，那么粒 子将发射真实光子。 Cherenkov辐射 Cherenkov探测器 ?Cherenkov辐射的能损比电离能损小 得多(?0.1%) ?Cherenkov效应只发出很弱的光 ?需要高灵敏度的光探测器 探测到的光电子数 是光探测器(光电倍增管，光电灵敏气体探测器…)灵敏范 围的宽度。 N0是代表光探测器的性能的好坏 可以分成两种探测器： 1. Nph(?)?阈值式探测器(不能测量?c) 2. ?(?) ?微分式探测器和环形成像探测器(RICH) 环形成像Cherenkov探测器 RICH探测器可以通过用一个光灵敏平面横断 Cherenkov圆锥面来确定?c ?要求大面积光灵敏探测器，例如： ?用光灵敏气体的丝室 ?PMT矩阵 LHCb上的两种RICH探测器 利用穿越辐射鉴别粒子 穿越辐射是由Ginzburg和Franck在1946年提出来的。 穿越辐射也被称 当带电粒子穿过折射系数变化的介质时(例如，真空 为亚Cherenkov 和电介质层的边界时)将辐射出电磁波，这就叫做穿 辐射 越辐射。 相对论修正： ?每个介质/真空界面辐射能量 ?辐射出光子数目/界面是很小的 ?需要许多穿越?由许多层气体与薄膜间隔组成的探测层 ?穿越辐射的发射能谱＝