Teilchenspektrum

Das Teilchenspektrum beschreibt die Verteilung der Anzahl von Teilchen, die bei einem Prozess erzeugt oder registriert werden, als Funktion einer beobachtbaren Größe wie Energie E, Impuls p, transverseem Impuls pT oder Masse m. Es dient zur Charakterisierung von Streuung, Zerfällen und kosmischer Strahlung und liefert Hinweise auf zugrunde liegende Mechanismen.

Experimentell werden Spektren oft als Differentiale dargestellt, etwa dN/dE, dN/dp, dN/dpT, dN/dy oder dN/dm. In der Praxis müssen Effizienz, Akzeptanz, Hintergrund und binning berücksichtigt werden. Typische Merkmale sind Peaks bei Resonanzen, Knicke bei Schwellen oder abfallende Verläufe, die auf zugrunde liegende Quantenfelder, Phasenraum oder Wechselwirkungen hindeuten.

Die theoretische Interpretation verbindet Spektren mit Matrixelementen, Phasenraum und Lebensdauern. Aus Zerfällen, Streuung und Bindung ergeben sich Erwartungen für die Form des Spektrums. Abweichungen zwischen Modell und Messung können Hinweise auf neue Teilchen oder Physik jenseits des Modells liefern.

Anwendungen finden sich in der Hochenergie- und Kernphysik, der Astrophysik sowie der Kosmologie. Typische Beispiele sind das Zerfalls- und Streuungsspektrum in Teilchenbeschleunigern, das Beta-Spektrum in Kernprozessen und das Spektrum kosmischer Teilchen.