Teilchendetektoren - Schauerzähler/Kalorimeter Kalorimeter (oder Schauerzähler) sind Detektoren, mit denen die Energie und die Art von Teilchen bestimmt werden kann. Ihr Vorteil besteht darin, dass sie auch gegenüber ungeladenen Teilchen empfindlich sind. In Kalorimetern wird die elektro- magnetische und starke Wechselwirkung von Elementarteilchen mit Materie ausgenutzt. Sie bestehen aus passiven Materieplatten (z.B. Blei, Eisen, Uran), in denen die Wechselwirkung stattfindet, und die so als Absorptionsmaterial wirken, und dazwischenliegenden aktiven Detektorelementen (Szintillatoren), an die Photomultiplier angeflanscht werden. Neben Matrizen aus Szintillationszählern werden auch Halbleiterdetektoren und seltener auch Drahtkammern eingesetzt. Durch die Detektormatrizen werden die Strukturen der Teilchenschauer aufgezeichnet und später zur Teilchenidentifikation verwendet. Bild links: In abwechselnden Schichten folgen einander Absorptions- und Detektormaterial (Szintillator). Das ganze Kalorimeter muss so dick gebaut werden, dass die primären Teilchen ihre ganze Energie stufenweise in einem Schauer (Kaskade) von Teilchen mit immer kleinerer Energie abgeben. Ein Teil dieser Energie wird in Wärme umgewandelt. Die Temperaturerhöhung beträgt jedoch nur wenige Grad Celsius und ist damit nicht zur Energiemessung nutzbar. Der überwiegende Rest wird letztendlich im Szintillator als sichtbares Licht abgegeben. Das Szintillatorlicht wird von angeflanschten Photomultipliern aufgefangen, Die Lichtmenge ist proportional zur Energie des eingelaufenen Primärteilchens.   Bild links: Ein eindringendes Teilchen löst in den Absorberschichten Schauer (Kaskaden) von Sekundärteilchen aus. (siehe ) Im rechten Bild kann man die Rückwand einer Kalorimeter-Detektorschicht sehen; Man erkennt die Vielzahl der in einer großen Matrix angeordneten Ausgänge zu den einzelnen Photomultipliern. Um den Proportionalitätsfaktor zwischen gemessenem Lichtsignal und tatsächlicher Teilchenenergie zu bestimmen, wird der Detektor vor einer Messung mit Teilchen (z.B. e-) bekannter Energie beschossen. Aus dem entsprechenden Signal und der bekannten Energie wird der Proportionalitätsfaktor berechnet. Bild links: DESY, Hamburg Durch welche Prozesse verlieren die einfliegenden Teilchen eigentlich ihre Energie? Hadronen verlieren ihre Energie hauptsächlich durch mehrfache Kernstöße.       (Kernwechselwirkungen) Elektronen, Positronen und Photonen verlieren ihre Energie durch Bremsstrahlung,       Paarbildung und Ionisation. (elektromagnetische Wechselwirkungen) Die Dicke des Absorptionsmaterials muss auf die zu detektierenden Teilchen abgestimmt werden. Hadronische Kalorimeter besitzen dickeres Absorptionsmaterial als elektro- magnetische Kalorimeter, da die mittlere freie Weglänge für starke (bzw. hadronische) Wechselwirkungen größer ist als für elektromagnetische Wechselwirkungen. Kalorimeter sind in jedem Großdetektor vorhanden. Mit ihnen lassen sich sowohl neutrale als auch geladene Teilchen erkennen. Man kann an der Struktur des Sekundär- teilchenschauers die Art der Teilchen identifizieren. Kalorimeter besitzen eine gute Orts- und Richtungsauflösung und können bei hohen Ereignisraten verwendet werden. Mausklick in eine der linken Abbildungen öffnet je ein neues Fenster mit Videoanimation