dEdxmätningar

dEdx-mätningar syftar till att bestämma den genomsnittliga energiförlusten per längdenhet som en laddad partikel upplever när den färdas genom ett material. Energianfallen orsakas främst av ionisation och excitation av atomer i materialet. dEdx beror på partikelns hastighet (β och γ), dess elektriska laddning samt materialets egenskaper (Z, A och densitet). Bethe-Bloch-formeln beskriver hur dEdx varierar med βγ och materialet; vid relativistiska hastigheter ökar dEdx igen efter en så kallad minimum ionizing particle (MIP) där förlusten är som lägst.

Mätningarna görs vanligtvis i spårdetektorer och liknande sensorer, till exempel i siliconbaserade spårkretsar eller i gaskammare som Time Projection Chambers. Man mäter den laddning som bildas längs partikelns bana i olika segment och konstruerar ett dEdx-värde av den uppmätta energiförlusten. Eftersom energifördelningen följer en lång svans (Landau-fördelning) används ofta flera segment och en nedtrimmad medellivslängd eller trimmed mean-teknik för att få ett stabilt dEdx-estimat och minska effekten av extremfall.

Användningar: Huvudändamålet med dEdx-mätningar är partikelidentifiering (PID) i kombination med momentumuppskattning från spår. Genom att jämföra den uppmätta dEdx:n med teoretiska förväntningar för olika partikeltyper vid givet momentum kan man skilja mellan exempelvis pioner, kaoner och protoner i olika momentumområden. dEdx används ofta tillsammans med andra PID-metoder i komplexa experiment.

Behandling och osäkerheter: Upplösningen i dEdx beror på antal segment, detektortyp, temperatur och elektronisk brusnivå. Typisk relativ upplösning ligger i några få procent till tiotal procent beroende på metod och material; fler segment och robusta korrigeringar förbättrar precisionen.