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

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Transkript:

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Hadronische WW Material Z x 0 [mm] E k [MeV] A a [mm] a=x 0 H 2 O 1, 8 361 92 18 836 2.3 Be 4 353 116 9 407 1.2 C 6 188 84 12 381 2.0 Al 13 89 43 27 394 4.4 Fe 26 17.6 22 56 168 9.5 Cu 29 14.3 20 64 151 10.6 W 74 3.5 8.1 183 96 27.4 Pb 82 5.6 7.3 207 171 30.5 U 92 3.2 6.5 238 105 32.8 Hermann Kolanoski, Astroteilchenphysik - 3.Kosm.Strahlung (II) 23

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

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

Cherenkov Radiation cosθ C = c / n Δt v Δt = 1 βn dn dλdx for = Δλ = 2πα sin 2 λ 2 θ C 400 700 nm : dn dx 500sin 2 θ C γ 's / cm Hermann Kolanoski, Astroteilchenphysik - 3.Kosm.Strahlung (II) 26

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

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

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

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

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

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

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