В физике элементарных частиц , отслеживания представляет собой процесс восстановления траектории (или дорожки ) , электрически заряженных частиц в детектор частиц , известный как трекер . Частицы, попадающие в такой трекер, оставляют точную запись своего прохождения через устройство, взаимодействуя с надлежащим образом сконструированными компонентами и материалами. Наличие откалиброванного магнитного поля во всем или части трекера позволяет непосредственно определять локальный импульс заряженной частицы по восстановленной локальной кривизне траектории для известного (или предполагаемого) электрического заряда частицы.
Обычно реконструкция пути делится на два этапа. Во-первых, необходимо выполнить поиск трека, когда кластер попаданий детектора, предположительно исходящих от одного и того же трека, сгруппирован вместе. Во-вторых, выполняется примерка гусеницы. Подгонка трека - это процедура математической подгонки кривой к найденным попаданиям, и из этой подгонки получается импульс. [1]
Идентификация и реконструкция траекторий по оцифрованному выходному сигналу современного трекера в простейших случаях при отсутствии магнитного поля и поглощающего / рассеивающего материала может быть достигнута с помощью аппроксимации прямолинейных сегментов. Простая спиральная модель для определения импульса в присутствии магнитного поля может быть достаточной в менее простых случаях, вплоть до полного (например) процесса фильтра Калмана , чтобы обеспечить детальную реконструированную локальную модель на протяжении всего трека в наиболее сложных случаях. случаи. [2]
Эта реконструкция траектории плюс импульс позволяет проецировать на / через другие детекторы, которые измеряют другие важные свойства частицы, такие как энергия или тип частицы ( калориметр , черенковский детектор ). Эти реконструированные заряженные частицы могут использоваться для идентификации и реконструкции вторичных распадов , в том числе происходящих от `` невидимых '' нейтральных частиц, как это может быть сделано для B-мечения (в экспериментах, подобных CDF или на LHC ), и для полной реконструкции событий (как в многие современные эксперименты по физике элементарных частиц, такие как ATLAS , BaBar , Belle и CMS ).
В физике элементарных частиц для отслеживания использовалось множество устройств. К ним относятся камеры Вильсона (1920–1950), ядерно-эмульсионные пластины (1937–), пузырьковые камеры (1952–), [3] искровые камеры (1954–), многопроволочные пропорциональные камеры (1968–) и дрейфовые камеры (1971–). , [4] включая камеры времени проекции (1974–). С появлением полупроводников и современной фотолитографии твердотельные трекеры, также называемые кремниевыми трекерами (1980–1980 гг.) [5]используются в экспериментах, требующих компактного высокоточного отслеживания с быстрым считыванием показаний; например, рядом с точкой первичного взаимодействия в коллайдере, таком как LHC . [6] [7]
Ссылки [ править ]
- ^ Strandlie, Аре; Фрювирт, Рудольф (2010). «Реконструкция треков и вершин: от классических к адаптивным методам». Обзоры современной физики . 82 (2): 1419–1458. Bibcode : 2010RvMP ... 82.1419S . DOI : 10.1103 / RevModPhys.82.1419 .
- ^ Frühwirth, R. (1987). «Применение фильтрации Калмана для отслеживания и аппроксимации вершин». Ядерные приборы и методы в физических исследованиях Раздел A . 262 (2–3): 444–450. Bibcode : 1987NIMPA.262..444F . DOI : 10.1016 / 0168-9002 (87) 90887-4 .
- ^ Pincard, Энн (21 июля 2006). «На переднем плане истории: начало летних лекций» . Дата обращения 19 августа 2016 .
- ^ Blum, W .; Riegler, W .; Роланди, Л. (2008). Обнаружение частиц с помощью дрейфовых камер (PDF) (2-е изд.). Springer-Verlag. ISBN 978-3-540-76683-4.
- ^ Турал, М. (2005). «Кремниевые трекинговые детекторы - исторический обзор» (PDF) . Ядерные приборы и методы в физических исследованиях А . 541 (1–2): 1–14. Bibcode : 2005NIMPA.541 .... 1T . DOI : 10.1016 / j.nima.2005.01.032 .
- ^ "Детектор отслеживания CMS" .
- ^ "Вершинный детектор LHCb" .
