An overview of electromagnetic and hadronic shower development is presented, including how they lead to the design of modern calorimeters for energy measurements of high-energy particles. The differences between sampling and homogeneous calorimeters are explored, with the pros and cons of each being presented. Some real-world examples are given, focusing on state-of-the-art detectors designed and operating at the Large Hadron Collider. Methods to increase the information content from future calorimeters are given, and the challenges that these new calorimeters pose to detector physicists and engineers are discussed. Advances in large-area highly-segmented detectors are providing possibilities for high-granu-larity calorimetry. The CMS HGCAL, being designed to replace the existing CMS endcap calorimeters for the HL-LHC era, is one example. It is a sampling calorimeter, featuring unprecedented transverse and longitudinal readout segmentation for both electromagnetic (CE-E) and hadronic (CE-H) compartments. This will facilitate particle-flow calorimetry, where the fine structure of showers can be measured and used to enhance pileup rejection and particle identification, whilst still achieving good energy resolution. The CE-E and a large fraction of CE-H will use hexagonal silicon sensors as active detector material. The lower-radiation environment will be instrumented with scintillator tiles with on-tile SiPM readout. These concepts borrow heavily from designs produced by the CALICE collaboration but the design of such a detector at a hadron collider is considerably more challenging than at the linear colliders.

中文翻译：

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粒子物理学中的量热法和 CMS 高粒度量热计

概述了电磁和强子簇射的发展，包括它们如何导致用于高能粒子能量测量的现代热量计的设计。探讨了采样量热计和均质量热计之间的差异，并介绍了每种量热计的优缺点。给出了一些真实世界的例子，重点是在大型强子对撞机上设计和运行的最先进的探测器。给出了增加来自未来热量计的信息内容的方法，并讨论了这些新热量计给探测器物理学家和工程师带来的挑战。大面积高度分段探测器的进步为高粒度量热法提供了可能性。CMS HGCAL 旨在取代 HL-LHC 时代现有的 CMS 端盖热量计，就是一个例子。它是一种采样热量计，具有前所未有的横向和纵向读数分段，用于电磁 (CE-E) 和强子 (CE-H) 隔室。这将有助于粒子流量热法，其中可以测量阵雨的精细结构并用于增强堆积抑制和粒子识别，同时仍能实现良好的能量分辨率。CE-E 和大部分 CE-H 将使用六角硅传感器作为有源探测器材料。低辐射环境将配备具有瓷砖上 SiPM 读数的闪烁体瓷砖。这些概念大量借鉴了 CALICE 合作产生的设计，但在强子对撞机上设计这种探测器比在线性对撞机上更具挑战性。为电磁 (CE-E) 和强子 (CE-H) 隔室提供前所未有的横向和纵向读数分割。这将有助于粒子流量热法，其中可以测量阵雨的精细结构并用于增强堆积抑制和粒子识别，同时仍能实现良好的能量分辨率。CE-E 和大部分 CE-H 将使用六角硅传感器作为有源探测器材料。低辐射环境将配备具有瓷砖上 SiPM 读数的闪烁体瓷砖。这些概念大量借鉴了 CALICE 合作产生的设计，但在强子对撞机上设计这种探测器比在线性对撞机上更具挑战性。为电磁 (CE-E) 和强子 (CE-H) 隔室提供前所未有的横向和纵向读数分割。这将有助于粒子流量热法，其中可以测量阵雨的精细结构并用于增强堆积抑制和粒子识别，同时仍能实现良好的能量分辨率。CE-E 和大部分 CE-H 将使用六角硅传感器作为有源探测器材料。低辐射环境将配备具有瓷砖上 SiPM 读数的闪烁体瓷砖。这些概念大量借鉴了 CALICE 合作产生的设计，但在强子对撞机上设计这样的探测器比在线性对撞机上更具挑战性。这将有助于粒子流量热法，其中可以测量阵雨的精细结构并用于增强堆积抑制和粒子识别，同时仍能实现良好的能量分辨率。CE-E 和大部分 CE-H 将使用六角硅传感器作为有源探测器材料。低辐射环境将配备具有瓷砖上 SiPM 读数的闪烁体瓷砖。这些概念大量借鉴了 CALICE 合作产生的设计，但在强子对撞机上设计这种探测器比在线性对撞机上更具挑战性。这将有助于粒子流量热法，其中可以测量阵雨的精细结构并用于增强堆积抑制和粒子识别，同时仍能实现良好的能量分辨率。CE-E 和大部分 CE-H 将使用六角硅传感器作为有源探测器材料。低辐射环境将配备具有瓷砖上 SiPM 读数的闪烁体瓷砖。这些概念大量借鉴了 CALICE 合作产生的设计，但在强子对撞机上设计这样的探测器比在线性对撞机上更具挑战性。CE-E 和大部分 CE-H 将使用六角硅传感器作为有源探测器材料。低辐射环境将配备具有瓷砖上 SiPM 读数的闪烁体瓷砖。这些概念大量借鉴了 CALICE 合作产生的设计，但在强子对撞机上设计这种探测器比在线性对撞机上更具挑战性。CE-E 和大部分 CE-H 将使用六角硅传感器作为有源探测器材料。低辐射环境将配备具有瓷砖上 SiPM 读数的闪烁体瓷砖。这些概念大量借鉴了 CALICE 合作产生的设计，但在强子对撞机上设计这种探测器比在线性对撞机上更具挑战性。