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[Icon] mittlerer Wissensdurst Teilchennachweis im Groß-Detektor

Die verschiedenen Teilchen geben sich durch verschiedene Spuren in den einzelnen Detektorschichten zu erkennen.

[Interaktion] Querschnitt durch den Detektor. Teilchenspuren gehen vom Zentrum nach außen durch Spurkammer, Hadronisches Kalorimeter, elektromagnetisches Kalorimeter und Myonkammer.
Die Teilchen geben sich durch unterschiedliche Spuren in den Schalen des Detektors zu erkennen.

[Icon] mittlerer Wissensdurst Nachweis von Photonen

Bei Photonen kommt es nur zu einem einzigen Energienachweis im elektromagnetischen Kalorimeter. In den Spurdetektoren gibt es kein Signal, weil Photonen keine elektrische Ladung besitzen. Da die Teilchen zudem ihre gesamte Energie im elektromagnetischen Kalorimeter verlieren, schaffen sie es auch nicht weiter.

[Grafik] Querschnitt durch einen Detektor mit Spuren im elektromagnetischen Kalorimeter
Es gibt nur einen Nachweis im elektromagnetischen Kalorimeter? Dann war’s ein Photon.

[Icon] mittlerer Wissensdurst Nachweis von Elektronen und Positronen

Da Elektronen und Positronen elektrisch geladen sind, können ihre Spuren in den Spurdetektoren nachgewiesen werden. Im elektromagnetischen Kalorimeter kann die Energie der Teilchen bestimmt werden. Weiter kommen sie nicht.

[Grafik] Querschnitt durch einen Detektor mit Spuren in der Spurkammer und im elektromagnetischen Kalorimeter.
Spuren in den Spurkammer und ein Nachweis im elektromagnetischen Kalorimeter verraten Elektronen und Positronen.

[Icon] mittlerer Wissensdurst Nachweis von Quark-Verbindungen

Wenn es zu einem Energienachweis im hadronischen Kalorimeter kommt, ist man wahrscheinlich einem Teilchen, das aus Quarks besteht, auf der Spur. Schlug zudem die Spurkammer an, so war das Teilchen elektrisch geladen, ansonsten neutral.

[Grafik] Querschnitt durch einen Detektor mit Spuren in Spurkammer, elektromagnetischem und hadronischem Kalorimeter
Signale aus dem hadronischen Kalorimeter weisen auf ein Teilchen aus Quarks hin.

[Icon] mittlerer Wissensdurst Nachweis von Myonen

Myonen reagieren nur schwach mit Materie. Sie durchqueren daher die Kalorimeter ungestört und sorgen auch noch in den Myonkammern für Signale.

[Grafik] Querschnitt durch einen Detektor mit Spuren von innen nach ganz außen bis in die Myonenkammer
Signale in Myonkammern verraten Myonen.

[Icon] mittlerer Wissensdurst Nachweis von Neutrinos

Neutrinos hinterlassen überhaupt keine Spuren in einem Großdetektor. Ihre Anwesenheit kann nur indirekt bestimmt werden: Wenn die Energie der Teilchen nach dem Zusammenstoß kleiner ist als die Energie vor dem Zusammenstoß, war bestimmt ein Neutrino entwischt.

[Grafik] Querschnitt durch einen Detektor ohne Spuren
Wenn nichts passiert, aber dennoch Energie fehlt, könnte ein Neutrino damit auf und davon sein.

[Icon] mittlerer Wissensdurst Nachweis von extrem kurzlebigen Teilchen (Resonanzen)

Es gibt Teilchen, die so kurzlebig sind, dass sie selbst bei Lichtgeschwindigkeit noch nicht einmal den Radius eines Protons durchqueren können. Entsprechend müßig ist der Versuch, sie direkt in einem Detektor nachzuweisen. Hier helfen nur indirekte Methoden, dass beispielsweise die Reaktionsrate drastisch ansteigt, wenn die freiwerdende Energie der Masse eines solchen Teilchens entspricht.

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