Detector de partículas , detector de partículas elementales , detector de radiación ionizante en física experimental de partículas : un dispositivo diseñado para detectar y medir los parámetros de partículas atómicas y subatómicas de alta energía, como rayos cósmicos o partículas producidas durante desintegraciones nucleares o en aceleradores .
Obsoleto
Detectores de protección radiológica
Detectores para física nuclear y física de partículas elementales
En física de partículas elementales, el concepto de "detector" se refiere no solo a varios tipos de sensores para detectar partículas, sino también a grandes instalaciones creadas sobre su base y que también incluyen infraestructura para mantener su rendimiento (sistemas criogénicos, sistemas de aire acondicionado, fuentes de alimentación ), electrónica de lectura y tratamiento primario de datos, sistemas auxiliares (por ejemplo, solenoides superconductores para crear un campo magnético en el interior de la instalación). Como regla general, tales instalaciones ahora son creadas por grandes grupos internacionales.
Dado que la construcción de una gran instalación requiere un gran esfuerzo financiero y humano, en la mayoría de los casos no se utiliza para una tarea específica, sino para toda una gama de mediciones diferentes. Los requisitos principales para un detector moderno para experimentos en el acelerador son:
Para problemas específicos, se pueden requerir requisitos adicionales, por ejemplo, para experimentos que miden la violación de CP en un sistema de mesones B, la resolución de coordenadas juega un papel importante en la región de interacción del haz.
La necesidad de cumplir estas condiciones conduce a un esquema típico actual de un detector multicapa universal. En la literatura en idioma inglés, dicho esquema generalmente se compara con una estructura similar a una cebolla. En la dirección desde el centro (región de interacción del haz) hacia la periferia, un detector típico para un acelerador de haz en colisión consta de los siguientes sistemas:
El sistema de seguimiento está diseñado para registrar la trayectoria del paso de una partícula cargada: coordenadas de la región de interacción, ángulos de salida. En la mayoría de los detectores, el sistema de seguimiento se coloca en un campo magnético, lo que provoca una curvatura de las trayectorias de las partículas cargadas y permite determinar su momento y signo de carga.
El sistema de seguimiento suele basarse en detectores de ionización de gas o detectores de semiconductores de silicio.
El sistema de identificación permite separar diferentes tipos de partículas cargadas entre sí. El principio de funcionamiento de los sistemas de identificación suele consistir en medir la velocidad de una partícula de una de tres maneras:
Junto con la medida del momento de una partícula en un sistema de seguimiento, proporciona información sobre la masa y, en consecuencia, sobre el tipo de partícula.
El calorímetro está diseñado para medir la energía de las partículas por su absorción completa. Esta es la única forma de detectar fotones (ya que no están cargados y por lo tanto no dejan rastros en el sistema de seguimiento). Los fotones y electrones forman una lluvia electromagnética en la materia y, por lo tanto, se absorben por completo. La energía liberada se puede medir por la magnitud del destello de luz de centelleo (calorímetros de centelleo) o contando las partículas de lluvia (calorímetros de muestreo).
El sistema de muones se puede atribuir al sistema de identificación, pero técnicamente se implementa por separado en la parte exterior del detector. La mayoría de las veces, está integrado en el hierro que cierra el flujo magnético del solenoide del sistema de vía. El sistema de muones permite separar los muones por su capacidad de viajar largas distancias en la materia sin absorción (esto es consecuencia del hecho de que el muón no experimenta interacción nuclear ).
Además de los experimentos científicos, los detectores de partículas elementales también se utilizan en tareas aplicadas: en medicina (máquinas de rayos X con una dosis baja de radiación, tomógrafos , radioterapia ), ciencia de materiales ( defectoscopia ), para la detección previa al vuelo de pasajeros y equipaje en aeropuertos.