IEKP-KA/2013-8 - Institut für Experimentelle Kernphysik - KIT

24 3. Der AMS-02 Detektor
gien bis zu 1 TeV der Fall ist.
3.8. Teilchensignaturen
Die Signale der beschriebenen Subdetektoren sind in Abbildung 3.13 für die wichtigsten
Teilchen der kosmischen Strahlung und Antihelium bei gleicher Energie von 300 GeV zusammengefasst.
Dabei stehen die angedeuteten Ausschläge nach unten bei TRD und TOF
für Energieabgaben in diesen Subdetektoren. Für den Übergangsstrahlungsdetektor erhält
Abbildung 3.13.: Signaturen von Teilchen bei 300 GeV in den einzelnen Subdetektoren des
AMS-02 Detektors [18].
man für die beiden Leptonen, Elektron und Positron, Übergangsstrahlung in der Intensität
proportional zu deren Gammafaktor, während Protonen und Helium nur ein, hier nicht gezeigtes,
sehr geringes Ionisationssignal hinterlassen. Photonen hinterlassen als ungeladene
Teilchen keine Spuren im gesamten Detektor, können aber im Kalorimeter durch Ionisation
einen elektromagnetischen Schauer auslösen. Außerdem können sie über Paarbildung in
ein Elektron und ein Positron zerfallen und so nachgewiesen werden. Im Flugzeitdetektor
können Teilchen durch ihre Energieabgabe pro Weglänge, die proportional zur getragenen
Ladung im Quadrat ist, charakterisiert werden. Dies ist auch im Spurdetektor möglich,
was anhand der dickeren Spur des Heliums dargestellt ist. Dort wird außerdem das Ladungsvorzeichen,
als einzige Möglichkeit Elektronen von Positronen, oder Helium von Antihelium
zu unterscheiden, bestimmt. Der Ring abbildende Tscherenkow Detektor kann die
Ladung durch die Intensität des Ringes, sowie die Geschwindigkeit über den Ringdurchmesser
bestimmen. Da Helium bei gleicher Gesamtenergie eine geringere Geschwindigkeit
als Protonen oder Leptonen besitzt, ist der Ring hier deutlich größer. Zuletzt folgt das
elektromagnetische Kalorimeter, in dem wie beschrieben elektromagnetische Schauer von
hadronischen Schauern unterschieden werden. In der Abbildung lösen Protonen und Helium
gar keinen Schauer aus und hinterlassen einzig ihr Ionisationssignal proportional zur
Kernladungszahl.
Aus Abbildung 3.13 wird deutlich, dass ein Subdetekor alleine nicht alle Teilchen voneinander
trennen kann. Erst durch das Zusammenspiel aller Subdetektoren kann jeder
Bestandteil der kosmischen Strahlung identifiziert werden.
In Abbildung 3.14 und 3.15 sind ein Elektron und ein Proton Ereignis bei einer Energie
von etwa 90 GeV im Ereignismonitor zu sehen, der in der AMS Software integriert ist.
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