В экспериментальной физике элементарных частиц калориметр — это тип детектора, который измеряет энергию частиц . Частицы попадают в калориметр и инициируют ливень частиц , в котором их энергия откладывается в калориметре, собирается и измеряется. Энергия может быть измерена в полном объеме , что требует полного удержания ливня частиц, или она может быть отобрана. Обычно калориметры сегментированы поперечно, чтобы предоставить информацию о направлении частицы или частиц, а также о отложенной энергии, а продольная сегментация может предоставить информацию об идентичности частицы на основе формы ливня по мере его развития. Проектирование калориметрии является активной областью исследований в области физики элементарных частиц.
Электромагнитный калориметр (ECAL) — это прибор, специально разработанный для измерения энергии частиц, которые взаимодействуют в основном посредством электромагнитного взаимодействия , например, электронов, позитронов и фотонов.Адронный калориметр (HCAL) предназначен для измерения частиц, которые взаимодействуют посредством сильного ядерного взаимодействия . (См.типы ливней частицдля различий между ними.) Калориметры характеризуютсядлиной излучения(для ECAL) идлиной ядерного взаимодействия(для HCAL) их активного материала. ECAL, как правило, имеют глубину 15–30 длин излучения, тогда как HCAL имеют глубину 5–8длин ядерного взаимодействия.
ECAL или HCAL может быть либо калориметром для отбора проб , либо гомогенным калориметром .
В калориметре для отбора проб материал, который производит ливень частиц, отличается от материала, который измеряет вложенную энергию. Обычно эти два материала чередуются. Одним из преимуществ этого является то, что каждый материал может хорошо подходить для своей задачи; например, очень плотный материал может использоваться для создания ливня, который быстро развивается в ограниченном пространстве, даже если материал не подходит для измерения энергии, вложенной ливнем. Недостатком является то, что часть энергии вкладывается в неправильный материал и не измеряется; таким образом, общая энергия ливня должна быть оценена, а не измерена напрямую.
Гомогенный калориметр – это такой калориметр, в котором весь объем чувствителен и дает сигнал. [1]
Большинство экспериментов по физике частиц используют ту или иную форму калориметрии. Часто это наиболее практичный способ обнаружения и измерения нейтральных частиц из взаимодействия. Кроме того, калориметры необходимы для расчета «недостающей энергии», которая может быть отнесена к частицам, которые редко взаимодействуют с материей и покидают детектор, таким как нейтрино. В большинстве экспериментов калориметр работает совместно с другими компонентами, такими как центральный трекер и мюонный детектор. Все компоненты детектора работают вместе для достижения цели реконструкции физического события.