Hadronkalorometrar

Hadronkalorometrar är detektorer som används inom högenergifysik för att mäta energin hos hadroner som bildas i partikelkollisioner. De utgör en del av calorimetersystemet i många experiment och kompletterar elektromkalorometrarna för att ge en helhetsbild av energin som lämnas av partiklar i en händelse.

Principiellt fungerar hadronkalorometrar genom att hadroner interagerar och absorberas i ett mycket tätt material, vilket leder till bildandet av en hadronisk shower av sekundära partiklar. Den energi som avges omvandlas i aktiva skikt till elektriska signaler som kan avläsas. Hadronkalorometrar byggs ofta som samplingkalorometrar, med upprepade skikt av absorberare och aktiva medier, men det finns även homogena varianter där samma material fungerar som absorberare och detektor.

Materialval och konstruktion varierar, men vanliga absorberande material är stål, bly och volfram, medan aktiva medier kan vara scintillatorplattor, flytande scintillator eller gaskomponenter. Kalorimetererna är vanligtvis uppdelade i segmentationer eller torn och är placerade i en cylindrisk geometri med barrel och endcaps för att möjliggöra samtidig energimätning och riktning av partikelstrålar.

Användning och prestanda: HCAL används tillsammans med ECAL i colliderexperiment för att rekonstruera jets och för att beräkna saknad transversal energi (MET). Svarsförluster och spatial icke-kompensation kan påverka noggrannheten; energiresolutionen beskrivs ofta med en stochastic term och en konstant term.

Utmaningar och utveckling: Fluktuationer i hadroniska showers gör mätningen av energi svår, särskilt vid låg och medelhög energi. Pågående forskning syftar till att förbättra kompensation (för att närma sig e/h = 1), öka granualiteten, förbättra tidsupplösningen och undersöka nya läsmetoder som dual-readout eller digital kalometri.