Spårning (partikelfysik)

Inom partikelfysik är spårning processen att rekonstruera banan (eller spåret ) av elektriskt laddade partiklar i en partikeldetektor som kallas en tracker . Partiklarna som kommer in i en sådan tracker lämnar en exakt registrering av deras passage genom anordningen, genom interaktion med lämpligt konstruerade komponenter och material. Närvaron av ett kalibrerat magnetfält , i hela eller delar av spåraren, gör att den laddade partikelns lokala momentum kan bestämmas direkt från den rekonstruerade lokala krökningen av banan för känd (eller antagen) elektrisk laddning av partikeln.

I allmänhet är spårombyggnaden uppdelad i två etapper. Först måste spårsökning utföras där ett kluster av detektorträffar som tros härröra från samma spår grupperas tillsammans. För det andra utförs en spåranpassning. Spåranpassning är proceduren för att matematiskt anpassa en kurva till de hittade träffarna och från denna passning erhålls momentumet.

Identifiering och rekonstruktion av banor från den digitaliserade utsignalen från en modern tracker kan i de enklaste fallen, i frånvaro av ett magnetfält och absorberande/spridande material, åstadkommas via rätlinjiga segmentpassningar. En enkel spiralmodell, för att bestämma momentum i närvaro av ett magnetfält, kan vara tillräcklig i mindre enkla fall, till en komplett (t.ex.) Kalman Filterprocess , för att tillhandahålla en detaljerad rekonstruerad lokal modell genom hela spåret i det mest komplexa fall.

Denna rekonstruktion av bana plus momentum tillåter projektion till/genom andra detektorer, som mäter andra viktiga egenskaper hos partikeln såsom energi eller partikeltyp ( Calorimeter , Cherenkov Detector ). Dessa rekonstruerade laddade partiklar kan användas för att identifiera och rekonstruera sekundära sönderfall , inklusive de som härrör från "osedda" neutrala partiklar, vilket kan göras för B-taggning (i experiment som CDF eller vid LHC ) och för att helt rekonstruera händelser (som i många aktuella partikelfysikexperiment, såsom ATLAS , BaBar , Belle och CMS ).

Inom partikelfysik har det funnits många enheter som används för spårning. Dessa inkluderar molnkammare (1920–1950), kärnemulsionsplattor (1937–), bubbelkammare (1952–), gnistkammare (1954–), proportionella kammare med flera trådar (1968–) och driftkammare (1971–), inklusive tid projektionskammare (1974–). Med tillkomsten av halvledare plus modern fotolitografi används solid state trackers, även kallade silicon trackers (1980–), i experiment som kräver kompakt, hög precision, snabbavläsningsspårning; till exempel nära den primära interaktionspunkten i en kolliderare som LHC .