12. Адронный ливень.

При поглощении сильно взаимодействующих частиц (адронов) в веществе, как и в случае электронов и гамма-квантов образуются ливни. Однако в случае адронных ливней механизмы значительно сложнее.

Когда высокоэнергетичный адрон попадает в ядро, он взаимодействует с его нуклонами, передавая им часть своей энергии. Получившие энергию нуклоны, в свою очередь взаимодействуют с другими нуклонами. В результате такого внутриядерного каскада, энергия налетевшего протона перераспределяется по все большему количеству нуклонов ядра и через некоторое время образуется составное ядро. Часть нуклонов в процессе развития внутриядерного каскада вылетает из ядра. Кроме нуклонов из ядра могут вылетать кластеры (альфа-частицы, дейтроны, ...) и гамма-кванты. Если в качестве поглотителя используется уран, возможен процесс деления. Вылетают также π и η-мезоны, если энергия выше порога их образования. Частицы вылетают ("испаряются") также на стадии составного ядра. Формируется также внешний каскад, когда высокоэнергетические частицы из реакции скалывания в свою очередь попадают в другие ядра.

В результате реакций частиц ливня с ядрами вещества вылетают нуклоны. При этом часть энергии ливня тратится на энергию связи нуклонов (~8 МэВ). Эти потери вносят вклад в так называемую невидимую энергию. Это часть энергии ливня, которая не фиксируется калориметром.

Кроме того в калориметре не фиксируется энергия нейтрино и бóльшая часть энергии мюонов.

Некоторые из частиц (например, π₀, η), произведенные в этом каскадном процессе, распадаются с помощью электромагнитного взаимодействия. Таким образом, в адронном ливне обычно есть примесь электромагнитного ливня. Доля энергии первичного адрона, которая передается образующимся π₀ и η, сильно меняется от случая к случаю, в зависимости от деталей процессов, происходящие на ранних стадиях развития ливня, то есть периода, когда производство этих частиц является энергетически возможным.

В среднем, примерно треть мезонов, образующихся в первом взаимодействии будет π0. Во втором поколении каскада, адроны, если они достаточно энергичны, также могут вызвать образование π₀ и так далее. А поскольку образование π₀ является необратимым процессом, средняя доля начальной энергии передаваемая пи-нулям примерно логарифмически увеличивается с энергией.

Аналогично радиационной длине можно ввести длину ядерного взаимодействия λ_h. Однако масштабы другие. Так для поглощения 95% ливня, вызванного π--мезоном с энергией 300 ГэВ в уране, требуется около 80 см, в то время как для электрона той же энергии 10 см будет достаточно. Длина ядерного взаимодействия приблизительно пропорциональна ядерному радиусу λ_h ≈ 35A^1/3

13. Основные характеристики детекторов – энергетическое разрешение, эффективность регистрации.

Основными характеристиками детектора являются – эффективность (вероятность регистрации частицы при попадании её в детектор), временнoе разрешение (минимальное время, в течение которого детектор фиксирует две частицы как отдельные) и мёртвое время или время восстановления (время, в течение которого детектор после регистрации частицы либо вообще теряет способность к регистрации следующей частицы, либо существенно ухудшает свои характеристики). Если детектор определяет энергию частицы и (или) её координаты, то он характеризуется также энергетическим разрешением (точностью определения энергии частицы) и пространственным разрешением (точностью определения координаты частицы).

Энергетическое разрешение - определяется как отношение ширины

распределения на половине высоты к положению максимума.

Абсолютная эффективность – это отношение количества гамма-квантов, зарегистрированных детектором (n_det), к количеству гамма квантов, испущенных источником (n_em).

ε_abs = n_det/n_em.