Zur Untersuchung der Teilchen, die bei der Elektron-Positron Kollision entstehen, brauchen wir einen Detektor, der uns als elektronische Kamera dient. Wir benutzen dazu den OPAL Detektor, der am CERN in Genf steht. Unsere Teilchendetektoren sind zylindrisch aufgebaut, um Teilchen in allen Richtungen messen zu koennen. Sie bestehen aus mehreren Lagen, die jeweils verschiedene Groessen der Teilchen messen (Flugbahn, elektrische Ladung, Energie, ...)

Drei Lagen sind fuer uns besonders wichtig:

1.) In der innersten Lage wird die Flugbahn von geladenen Teilchen gemessen. Sie bewegen sich in einem Magnetfeld auf einer Kreisbahn und hinterlassen im gasgefüllten Raum kleine Ionisationswölkchen. Aus der Krümmung und Richtung der Kreisbahn können wir den Impuls und die Ladung des Teilchens bestimmen. Diese Lage nennen wir Spurkammer.	2.) In der nächsten Lage werden fast alle Teilchen im Bleiglas absorbiert und strahlen dabei Licht ab. Je mehr Licht dabei entsteht, desto schneller waren die Teilchen. Die Physiker sagen, dass die Teilchen mehr Energie hatten. Diese Lage nennen wir Kalorimeter, da man die Energie in Einheiten von Kalorien ausdruecken kann.  Das Kalorimeter besteht wiederum aus zwei Lagen. In der inneren Lage, dem elektromagnetischen Kalorimeter werden z.B. Elektronen absorbiert, in der äusseren, dem hadronischen Kalorimeter schwerere Teilchen mit einer höheren Durchschlagskraft wie z.B. Protonen.	3.) Myonen werden im Kalorimeter nicht absorbiert. Sie hinterlassen dort nur eine kleine Energiemenge und fliegen fast ungestört weiter nach aussen. Somit können wir Teilchen, die in der äussersten Detektorlage Signale hinterlassen als Myonen identifizeren. Diese Lage nennen wir deshalb Myon-Kammern.

Eine vollstaendige Ansicht des OPAL-Detektors ist hier zu sehen.

Jetzt schauen wir uns Beispiele von echten Teilchensignalen im OPAL-Detektor an:

In der Teilchenphysik geben wir die Energie eines Teilchens nicht in Einheiten von Kalorien oder Joule, sondern in GeV an. Ein Elektron, das von 1.5 Milliarden normalen Haushaltsbatterien von 1 Volt Spannung beschleunigt wurde, hat die Energie 1.5 GeV = Giga-Elektronen-Volt. Deswegen nennt man diesen Forschungsbereich auch Hochenergiephysik.

Im obigen Beispiel beträgt die Teilchenenergie  in der Spurkammer 4 - 8 GeV, im elektromagnetischen Kalorimeter 0.5 - 1 GeV. Das Teilchen hinterlässt auch ein Signal im hadronischen Kalorimeter und dann sogar noch in den Myon-Kammern. Es handelt sich um ein Myon. Myonen sind die einzigen Teilchen, die durch das Kalorimeter fast ungestört hindurchfliegen können und dann in den Myon-Kammern Signale hinterlassen.

Manchmal zeigt ein seitlicher Blick auf den Detektor deutlicher die Signale:

Wenn Sie verstanden haben, wie der Detektor aufgebaut ist, dann klicken Sie bitte hier, um selber Teilchen zu identifizieren.