Детекторы корпускулярных излучений - Клайнкнехт К.
ISBN 5-03-001873-5
Скачать (прямая ссылка):
Предисловие редактора перевода 7
детектор из стримерных трубок, в разработке и изготовлении которого участвуют ОИЯИ и ИФВЭ.
L3 (LEP-3) — наибольший из детекторов LER Его магнит высотой 15,8 м и длиной 16 м включает 8500 т железа. Лептонный калориметр этого детектора содержит 10000 кристаллов окиси германата висмута, в изготовлении которых принимают участие советские физики.
Не менее сложен, чем перечисленные, и детектор OPAL (Omni Purpose Apparatus for LEP).
В і/елом можно сказать, что большие детекторы крупнейших ускорителей мира включают все наиболее прогрессивное, что существует в методах регистрации элементарных частиц, их идентификации, измерении массы, энергии, импульса и других параметров.
Тот факт, что в книге К. Клайнкнехта описаны детекторы, которые фактически еще не начали работать, свидетельствует о ее своевременности. К достоинствам книги следует отнести и то, что в ней описаны не только детекторы элементарных частиц, но и физические процессы, описывающие прохождение заряженных частиц и 7-квантов через вещество. Книга обильно иллюстрирована схематическими рисунками детекторов и графиками различных экспериментальных распределений. Кроме иллюстраций она содержит 20 таблиц, способствующих более глубокому пониманию излагаемого материала. В целом собранный графический и табличный материал имеет самостоятельное значение, благодаря которому книга К. Клайнкнехта может служить справочным пособием по вопросам прохождения частиц через вещество, а также детектирования частиц и излучения.
Книга будет полезна не только студентам физических факультетов и аспирантам, специализирующимся в области физики элементарных частиц и ядерной физики. Благодаря своему компилятивному характеру она, несомненно, будет использоваться и квалифицированными специалистами с большим опытом работы. В советской литературе нет книги, где бы столь сжато и полно излагались вопросы, связанные с детектированием элементарных частиц.
A.A. Поманений
Предисловие
Успехи в области экспериментальной физики тесно связаны с совершенствованием методов измерений. При поиске элементарных составных частей материи и сил, действующих между ними, физики используют ускорители частиц и приборы для регистрации продуктов столкновения элементарных частиц. Этими продуктами могут быть как массивные частицы, так и кванты электромагнитного излучения.
В таких экспериментах ускоритель соответствует микроскопу, а вместо видимого света в качестве зонда здесь выступает заряжен- ( ная частица, например электрон, протон или заряженный тяжелый ион. Вследствие дуализма между частицей и волной свет и заряженные частицы могут равным образом использоваться в качестве зондов. Чем выше энергия частицы, тем меньше ее длина волны и тем меньшие объекты могут быть разрешены с помощью этого зонда. Поэтому при поиске все более мелких объектов энергия частицы, которую она приобретает в ускорителе, постоянно возрастает.
Параллельно с этим бьісіро развиваются методы измерения и регистрации элементарных процессов столкновения. Однако если ускорителям посвящена обширная литература, то современное развитие детекторов частиц освещено явно недостаточно. Эта книга возникла из лекций, которые я читал начиная с 1974 г. в университете Дортмунда- Во время второго курса летней школы в 1980 г. я получил возможность обстоятельно заняться этой темой: в Закопане по приглашению А. Биаласа и в Сант Круа (USVI) в Институте современных проблемных исследований, созданном Т. Фербелем. Обоим организаторам этой летней школы я приношу благодарность за их участие в появлении настоящей книги. Я признателен также моим коллегам Д. Вегенеру (университет Дортмунда), А. Вагнеру (университет Гейдельберга), В. Блуму (Институт физики им. Макса Планка, Мюнхен) и Дж. Мэю (CERN, Женева) за обсуждение и полезные советы, г-же Е. Лоренц за подготовку рукописи, г-же Г. Буссман и г-ну Дж. Хуну за подготовку рисунков.
Дортмунд, февраль 1984
К. Клайнкнехт
Предисловие 9
Новое издание дает мне возможность включить ряд важных, вновь разработанных методов и приборов, таких как имитация следов частиц с помощью ионизации лазером (разд. 3.6), кремниевые позиционно-чувствительные детекторы (разд. 3.12) и установки для регистрации распада протона (разд. 8.7). Некоторые другие разделы также расширены (разд. 1.1 и 8.3).
Майнц, февраль 1987
К. Клайнкнехт
1. Физические основы регистрации излучений
1.1. Область применения детекторов излучений
1.1.1. Естественные источники излучения
Ионизующее излучение обязано своим происхождением либо нашему естественному окружению, либо искусственным источникам. В обоих случаях первичное излучение состоит или из массивных заряженных частиц или из безмассовых нейтральных квантов, т. е. фотонов или нейтрино.
Если мы наблюдаем излучение из окружающей среды, то можно указать на два его основных источника. Первый — это галактические и солнечные космические лучи, взаимодействующие с внешней частью земной атмосферы. Они состоят главным образом из протонов, легких ядер и электронов. Взаимодействуя с земной атмосферой, они образуют вторичные частицы и в том числе коротко-живущие тг-мезоны (пионы) и мюоны. Изучение состава и энергетического распределения первичного космического излучения лучше проводить вне земной атмосферы. Для этих целей используется измерительная аппаратура, которая поднимается на большие высоты с помощью воздушных шаров, спутников и космических кораблей многоразового использования.
