Teilchenidentifikation

Für ein Teilchen im Detektor müssen für die weitere Datenanalyse vier Größen bekannt sein: Ladung, Masse, Impuls und Energie.
Da Masse, Impuls und Energie voneinander abhängen genügen zwei dieser Größen um die jeweils dritte zu bestimmen.

Die Spurdetektorsysteme erlauben die Bestimmung der Bewegungsrichtung, des Ladungsvorzeichens und des Impulses geladener Teilchen. Bei kleinen Impulsen kann die Messung des Energieverlusts in den Spurdetektoren zwischen verschiedenen Teilchensorten unterscheiden, da dieser nicht nur vom Impuls sondern auch von der jeweiligen Teilchenart abhängt. Für Photonen, die einzigen neutralen Teilchen, die zuverlässig in Detektoren vermessen werden können bestimmt das elektromagnetische Kalorimeter über den Auftreffpunkt die Flugrichtung und da sie masselos sind genügt die Energie um den Impuls bestimmen zu können. Da sich Elektronen und Positronen schwer von Pionen unterscheiden lassen liefert die Energiemessung im elektromagnetischen Kalorimeter auch hier einen wichtigen Beitrag zur Teilchenidentifikation. Für höhere Teilchenimpulse bis 4 GeV/c werden jedoch zusätzlich für die Teilchenidentifikation vorgesehene Detektorsysteme benötigt.

Die Identifikation geladener Teilchen mit höchster Genauigkeit ist eine der wesentlichen Voraussetzungen um viele der Aspekte des vom PANDA-Experiments angestrebten Physik-Programms enthüllen zu können. Daher wird der PANDA-Detektor mit verschiedenen speziell entwickelten Teilchenidentifikations-Systemen ausgestattet, die es in Ergänzung zu den dE/dx Messungen der Spurdetektion und Informationen vom Kalorimeter ermöglichen Teilchensorten über einen großen kinematischen Bereich zu klassifizieren. Diese basieren im wesentlichen darauf, dass der Impuls sich aus Geschwindigkeit und Masse berechnen lässt, so dass sich über eine Messung der Geschwindigkeit die Masse berechnen lässt. Dazu kann entweder die Erzeugung von Cherenkov-Licht-Kegeln verwendet werden, deren Öffnungswinkeln von der Teilchengeschwindigkeit abhängt, oder die Flugzeit mit hoher Präzision bestimmt werden, so dass sich mit bekannter Flugstrecker die Geschwindigkeit der Teilchen ergibt.

Klicken Sie auf einen der folgenden Links um mehr über die einzelnen Systeme zu erfahren:

Detection of Internally Reflected Cherenkov radiation (DIRC)
Ein System zur Teilchenidentifikation das auf intern reflektierter Cherenkov-Strahlung basiert und im Target-Spektrometer Pion-Kaon-Separation für Impulse bis zu 4 GeV/c bereitstellt

Time Of Flight System (TOF)
Ein System zur Flugzeitmessung mit dessen Hilfe Teilchen mit niedrigen Impulsen klassifiziert werden könnnen  

Myon-System
Instrumentierung des Magnetjochs zur Identifizierung von Myonen

Ring Imaging Cherenkov Detector (RICH)
Ein auf der Messung von Cherenkov-Licht basierender Detektor zur Indentifikation von Hadronen im Vorwärts-Spektrometer