Teilchendetektoren - Cerenkov-Zähler Der Cerenkov-Detektor (Cerenkov- Zähler) besteht aus einem Material mit hohem Brechungsindex, in dem Teilchen mit einer Geschwindigkeit, die größer ist als die materialspezifische Licht- geschwindigkeit, Lichtkegel erzeugen. Mit Hilfe dieses Detektors können einzelne Teilchenarten unterschieden und ihre Energie bestimmt werden. Eine Schallquelle, die sich schneller als der Schall in Luft bewegt, erzeugt einen Machschen Kegel. Ähnlich hierzu erzeugt ein elektrisch geladenes Teilchen eine sich mit einer kegelförmigen Front ausbreitende elektromagnetische Welle, wenn es sich schneller als mit der materialspezifischen Lichtgeschwindigkeit durch ein Medium bewegt. Mit Hilfe eines Photomultipliers , kann diese Strahlung (sog. Cerenkov- Strahlung oder Cerenkov-Licht) und somit das Teilchen detektiert werden. In der Skizze rechts stellt die graue Fläche das durchflogene Medium dar. In diesem sind vier kreisförmige Lichtwellenfronten eingezeichnet. Sie symbolisieren die durch das Teilchen erzeugte Cerenkov-Strahlung. Die Einhüllende dieser Kreise bildet die Wellenfront des Cerenkov-Lichts. Der Öffnungswinkel a kann aus der Vakuumlichtgeschwindigkeit c, dem Brechungsindex n des Mediums und der Teilchengeschwindigkeit v berechnet Das Teilchen sendet nur während des Durchquerens einer begrenzten Materie- schicht Cerenkovlicht aus. Ein Schirm der quer zur Flugrichtung steht wird daher ring- förmig beleuchtet. werden: Der Öffnungswinkel a entspricht dem des Machschen Kegels. Der Cerenkov- Detektor wird vom begrenzten, in Vorwärtsrichtung abgestrahlten Cerenkov-Lichtkegel ringförmig beleuchtet. Aus dem Durchmessers des Rings kann der Winkel q bestimmt werden. Aus 90° - q = a folgt sofort a. Als Modell für die Erzeugung des Cerenkov-Lichtkegels kann man einen Fahrradfahrer, der durch eine Pfütze fährt, betrachten. Das Vorderrad entspricht dem detektierten Teilchen und das Wasser dem Medium, das durchflogen wird. Beim Durchfahren der Pfütze verursacht der Reifen sich kreisförmig ausbreitende Wasserwellen. Diese bilden zusammen eine Wasserwellenfront, die sich vorwärts ausbreitet. Je schneller die Pfütze durchfahren wird, desto größer ist der von den Wellenfronten eingeschlossene Winkel (2q). Zum Vermessen des Ringdurchmessers wird nicht nur ein sondern eine ganze Matrix aus Photomultipliern verwendet. Aus dem Durchmesser erhält man q und somit die Teilchengeschwindigkeit. Dieses Verfahren wird z.B. am DESY mit Hilfe des RICH Detektors durchgeführt. Das rechts abgebildete Logo der RICH-Gruppe symbolisiert die beleuchtete Detektormatrix.        Foto ganz links: DESY, Hamburg Mausklick in linke Abbildung öffnet neues Fenster mit Videoanimation