Spårningsdetektorer

Spårningsdetektorer är instrument som registrerar och rekonstruerar banor för laddade partiklar när de passerar genom ett detektormedium. Genom att mäta positioner längs partikeln bana kan man bestämma momentum och riktning, och i vissa fall partikelidentitet. De är centrala i högenergifysik, kärnfysik och astropartikl forskning, samt i vissa medicinska avbildningsmetoder.

Vanliga tekniker inkluderar silikonbaserade detektorer (pixel och strip) som ger mycket god rumslig upplösning, samt gaskammare som driftkammare och flertrådsproportionella kammare som fungerar i kontinuerlig utläsning. Tidsprojektionkammor (TPC) erbjuder tresdimensionell spårning genom att registrera driftstid. Scintillerande fibrer och fotodetektorer används också för att få noggrann position tillsammans med magnetfält för momentumbestämning.

Användningar: i stor skala används spårningsdetektorer i LHC-experiment som ATLAS och CMS för att spåra produkter av protonkollisioner. Neutrino-, kosmiska strålnings- och astropartikel-experimenten använder spårningsdetektorer för att studera interaktioner och banor. Inom medicin används liknande principer i vissa avbildnings- och dosimetertekniker.

Historia och utmaningar: utvecklingen började med moln- och sparkkammare på 1920- och 1940-talen, följt av Georges Charpak utveckling av flertrådsproportionella kammare som lade grunden för moderna spårdetektorer. Nutida detektorer står inför utmaningar som strålningshärdhet, höga dataflöden, kalibrering och noggrann mekanisk justering.