Как различать высокоэнергетические мюоны и электроны в мюонных детекторах CMS и ATLAS?

При типичной энергии около 100 ГэВ мюон имеет фактор Лоренца около 1000, электрон около 200 000. Время полета до детектора должно составлять около 30 нс (при условии, что d = 10 м от точки столкновения). В то время как e- практически имеет скорость c, скорость мюона составляет около 0,9999995 c, что вызывает задержку около 15 фс, что, я думаю, едва измеримо. Есть ли способ отличить e- от mu, если мы не предполагаем, что нам известно заранее (о том, что они прошли электрический калориметр, о проникающей способности и т. д.). Или, говоря иначе: каков энергетический порог, ниже которого их можно непосредственно различить?

Я различаю их поведение в калориметре , потому что (как вы заметили) все ультрарелятивистские частицы имеют одинаковое время или полет. При достаточно высокой энергии их может быть просто труднее различить.

Ответы (1)

Электрон и мюон имеют одинаковый заряд, но мюон в 200 раз тяжелее электрона. Тормозное излучение , испускаемое всеми заряженными частицами при взаимодействии с электрическими или магнитными полями, зависит от массы частицы:

В рассмотренных предельных случаях полное излучение составляет не менее m^-4

что объясняет, почему электроны теряют энергию из-за тормозного излучения гораздо быстрее, чем более тяжелые заряженные частицы (например, мюоны, протоны, альфа-частицы)

Это используется путем создания электромагнитных калориметров, которые поглощают всю энергию электронов, в то время как мюоны с тем же импульсом проходят с минимальными потерями на ионизацию, а также проходят через адронные калориметры без взаимодействия, поскольку они имеют только электромагнитное и слабое взаимодействия.

На этом срезе детектора CMS видно, как работают калориметры.

срез cms

Можно видеть, как мюон проходит через всю эту массу детекторов, в то время как электроны льются потоком в электромагнитном калориметре и удерживаются.

Как различать высокоэнергетические мюоны и электроны в мюонных детекторах CMS и ATLAS?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v