Luftschauer. Hermann Kolanoski, Astroteilchenphysik - 3.Kosm.Strahlung (II) 1

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1 Luftschauer Hermann Kolanoski, Astroteilchenphysik - 3.Kosm.Strahlung (II) 1

2 Luftschauernachweis Hermann Kolanoski, Astroteilchenphysik - 3.Kosm.Strahlung (II) 2

3 Luftschauer Hermann Kolanoski, Astroteilchenphysik - 3.Kosm.Strahlung (II) 3

4 Atmospheric depth and interaction length atmospheric depth: interaction length: first interaction: Hermann Kolanoski, Astroteilchenphysik - 3.Kosm.Strahlung (II) 4

5 Passage of particles through matter (PDG review) Hermann Kolanoski, Astroteilchenphysik - 3.Kosm.Strahlung (II) 5

6 6. ATOMIC AND NUCLEAR PROPERTIES OF MATERIALS Hermann Kolanoski, Astroteilchenphysik - 3.Kosm.Strahlung (II) 6

7 Bethe-Bloch-Formula Hermann Kolanoski, Astroteilchenphysik - 3.Kosm.Strahlung (II) 7

8 de/dx Characteristics Fermi plateau minimal ionising Hermann Kolanoski, Astroteilchenphysik - 3.Kosm.Strahlung (II) 8

9 Teilchenidentifikation (de/dx) Hermann Kolanoski, Astroteilchenphysik - 3.Kosm.Strahlung (II) 9

10 δ-elektronen P p e P pe θ Hermann Kolanoski, Astroteilchenphysik - 3.Kosm.Strahlung (II) 10

11 Statistische Fluktuationen (Landau-Verteilung) ΔE κ ~ T max κ κ klein stark asymmetrisch groß symmetrisch, Gauß Hermann Kolanoski, Astroteilchenphysik - 3.Kosm.Strahlung (II) 11

12 Statistical Fluctuations of de/dx Hermann Kolanoski, Astroteilchenphysik - 3.Kosm.Strahlung (II) 12

13 Bremsstrahlung 1 ρ x 0 ~ Z 2 Hermann Kolanoski, Astroteilchenphysik - 3.Kosm.Strahlung (II) 13

14 Strahlungslängen und kritische Energien Kritische Energie definiert durch: E k ~ 1/Z critical energy Hermann Kolanoski, Astroteilchenphysik - 3.Kosm.Strahlung (II) 14

15 Energieverlust von Myonen Hermann Kolanoski, Astroteilchenphysik - 3.Kosm.Strahlung (II) 15

16 Energieverlust und Reichweite von Myonen Hermann Kolanoski, Astroteilchenphysik - 3.Kosm.Strahlung (II) 16

17 Photoabsorption Photoeffekt photoeffect Compton-Effekt Compton effect Paarproduktion Skala wird durch Thomson-WQ gesetzt (Niederenergie γ e - γe - ): Hermann Kolanoski, Astroteilchenphysik - 3.Kosm.Strahlung (II) 17

18 Photon-Absorptionslänge Hermann Kolanoski, Astroteilchenphysik - 3.Kosm.Strahlung (II) 18

19 Compton-Effekt Hermann Kolanoski, Astroteilchenphysik - 3.Kosm.Strahlung (II) 19

20 Paarproduktion Schwelle: Bei hohen Energien: Hermann Kolanoski, Astroteilchenphysik - 3.Kosm.Strahlung (II) 20

21 Photon-Absorptionskoeffizient Hermann Kolanoski, Astroteilchenphysik - 3.Kosm.Strahlung (II) 21

22 EM und Had. Schauer Hermann Kolanoski, Astroteilchenphysik - 3.Kosm.Strahlung (II) 22

23 Hadronische WW Material Z x 0 [mm] E k [MeV] A a [mm] a=x 0 H 2 O 1, Be C Al Fe Cu W Pb U Hermann Kolanoski, Astroteilchenphysik - 3.Kosm.Strahlung (II) 23

24 Luftschauer-Detektor Hermann Kolanoski, Astroteilchenphysik - 3.Kosm.Strahlung (II) 24

25 Modell für eine em. Kaskade Hermann Kolanoski, Astroteilchenphysik - 3.Kosm.Strahlung (II) 25

26 Cherenkov Radiation cosθ C = c / n Δt v Δt = 1 βn dn dλdx for = Δλ = 2πα sin 2 λ 2 θ C nm : dn dx 500sin 2 θ C γ 's / cm Hermann Kolanoski, Astroteilchenphysik - 3.Kosm.Strahlung (II) 26

27 Refractive Indices and Cherenkov Thresholds cosθ C = 1 βn cosθ C = 1for β = 1 n threshold ( β < 1 n cosθ C > 1) β = 1 cosθ C = 1 n largest angle Hermann Kolanoski, Astroteilchenphysik - 3.Kosm.Strahlung (II) 27

28 Air Showers from HE γ Rays HESS Telescopes in Namibia camera in action Hermann Kolanoski, Astroteilchenphysik - 3.Kosm.Strahlung (II) 28

29 Ring Imaging in Water Tanks Hermann Kolanoski, Astroteilchenphysik - 3.Kosm.Strahlung (II) 29

30 Neutrino- Nachweis Detektor Myon Wechelwirkung Neutrino Hermann Kolanoski, Astroteilchenphysik - 3.Kosm.Strahlung (II) 30

31 AMANDA / IceCube ν μ + N μ+ X high energy μ above C-threshold in ice Hermann Kolanoski, Astroteilchenphysik - 3.Kosm.Strahlung (II) 31

32 Übergangsstrahlung (TR) Hermann Kolanoski, Astroteilchenphysik - 3.Kosm.Strahlung (II) 32

33 Teilchenidentifikation: Methoden Geladene Teilchen: Messe Impuls und Geschwindigkeit - Laufzeitmessung - de/dx-messung - Cerenkov-Strahlung - Übergangsstrahlung m = p γβ Kinematische Rekonstruktion der Masse Elektronen, Photonen: elmag. Schauer Myonen: Durchdringungsfähigkeit Hadronen: Hadronische Schauer Lebensdauermessung bei instabilen Teilchen (schwere Quarks, Leptonen, ) Hermann Kolanoski, Astroteilchenphysik - 3.Kosm.Strahlung (II) 33

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