Partikkidentifikasjon

Partikkidentifikasjon (PID) er prosessen med å avgjøre hvilken type partikkel som blir produsert i eksperimenter innen partikkelfysikk. PID er sentralt for å gjenoppbygge hendelser, måle egenskaper ved partikler og identifisere decay-kanaler som kan gi innsikt i fundamentale krefter og bevaringsteller. Identifikasjonen er vanligvis probabilistisk og basert på kombinasjon av flere detector-responser.

Hovedprinsippene bak partikkidentifikasjon er å bruke målbare egenskaper som partikkelens hastighet, momentum og energi. Metoder inkluderer tidsomløp (time-of-flight, TOF) for å bestemme partikkelens hastighet og dermed massen når combined med momentum; spesifikk energi-tap (dE/dx) i tracking-detektorer som følger Bethe-Bloch-formelen og varierer mellom partikler ved samme momentum; og Cherenkov-deteksjon, inkludert RICH-sensorer, som identifiserer partikler etter Cherenkov-aksen eller antall fotoner. Elektromagnetiske og hadroniske kalorimetre gir energioppmåling som kan brukes sammen med momentum for å skille elektroner og photons fra hadroner; overgangsstråling-detektorer (TRD) bidrar til electron/positron-separasjon, mens muon-detekterere identifiserer muoner gjennom dypt penetrerende signaler. Ofte kombineres disse målingene i sannsynlighets- eller maskinlæringsbaserte analysemodeller for å gi sannsynligheter for hver particle-type i et gitt spor.

Detektorkomponenter spiller en sentral rolle i PID-evnen. Robust PID krever kalibrering mot kontrollprøver og detaljerte simuleringer for å håndtere overlapping mellom identitetene og begrensningene ved høy moment- eller høy energi, der forskjeller i responser blir små. PID er avgjørende for presise målinger i blandede varianter som kaon/pion/sektor, elektron/muon-separasjon og generelle endringskanter i partikkelproduksjon.