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New developments in calorimetric particle detection
Progress in Particle and Nuclear Physics ( IF 9.6 ) Pub Date : 2018-11-01 , DOI: 10.1016/j.ppnp.2018.07.003
Richard Wigmans

In nuclear, particle and astroparticle physics experiments, calorimeters are used to measure the properties of particles with kinetic energies that range from a fraction of 1 eV to 10^20 eV or more. These properties are not necessarily limited to the energy carried by these particles, but may concern the entire four-vector, including the particle mass and type. In many modern experiments, large calorimeter systems play a central role, and this is expected to be no different for experiments that are currently being planned/designed for future accelerators. In this paper, the state of the art as well as new developments in calorimetry are reviewed. The latter are of course inspired by the perceived demands of future experiments, and/or the increasing demands of the current generation of experiments, as these are confronted with, for example, increased luminosity. These demands depend on the particles to be detected by the calorimeter. In electromagnetic calorimeters, radiation hardness of the detector components is a major concern. The generally poor performance of the current generation of hadron calorimeters is considered inadequate for future experiments, and a lot of the R&D in the past decade has focused on improving this performance. The root causes of the problems are investigated and different methods that have been exploited to remedy this situation are evaluated. The use of calorimetric methods to detect energy deposits at the Joule level in astrophysics experiments and at the (sub-)eV level in experiments searching for dark matter is briefly described in separate sections.

中文翻译:

量热粒子检测的新进展

在核、粒子和天体粒子物理实验中,热量计用于测量动能范围从 1 eV 到 10^20 eV 或更高的粒子的特性。这些属性不一定限于这些粒子携带的能量,而是可能涉及整个四向量,包括粒子质量和类型。在许多现代实验中,大型热量计系统发挥着核心作用,对于目前为未来加速器计划/设计的实验,预计这不会有什么不同。在本文中,回顾了量热法的最新技术和新发展。后者当然受到未来实验的感知需求和/或当前这一代实验日益增长的需求的启发,例如,光度增加。这些要求取决于热量计要检测的颗粒。在电磁热量计中,检测器组件的辐射硬度是一个主要问题。当前这一代强子量热仪普遍较差的性能被认为不足以进行未来的实验,过去十年中的许多研发都集中在提高这种性能上。调查了问题的根本原因,并评估了用于补救这种情况的不同方法。使用量热方法检测天体物理学实验中焦耳水平的能量沉积物和寻找暗物质的实验中的(亚)eV 水平的能量沉积在单独的部分中进行了简要描述。在电磁热量计中,检测器组件的辐射硬度是一个主要问题。当前这一代强子量热仪普遍较差的性能被认为不足以进行未来的实验,过去十年中的许多研发都集中在提高这种性能上。对问题的根本原因进行了调查,并对用于补救这种情况的不同方法进行了评估。使用量热法检测天体物理实验中焦耳水平的能量沉积物和寻找暗物质的实验中的(亚)eV 水平的能量沉积在单独的部分中进行了简要描述。在电磁热量计中,检测器组件的辐射硬度是一个主要问题。当前这一代强子量热仪普遍较差的性能被认为不足以进行未来的实验,过去十年中的许多研发都集中在提高这种性能上。对问题的根本原因进行了调查,并对用于补救这种情况的不同方法进行了评估。使用量热法检测天体物理实验中焦耳水平的能量沉积物和寻找暗物质的实验中的(亚)eV 水平的能量沉积在单独的部分中进行了简要描述。当前这一代强子量热仪普遍较差的性能被认为不足以进行未来的实验,过去十年中的许多研发都集中在提高这种性能上。对问题的根本原因进行了调查,并对用于补救这种情况的不同方法进行了评估。使用量热法检测天体物理实验中焦耳水平的能量沉积物和寻找暗物质的实验中的(亚)eV 水平的能量沉积在单独的部分中进行了简要描述。当前这一代强子量热仪普遍较差的性能被认为不足以进行未来的实验,过去十年中的许多研发都集中在提高这种性能上。对问题的根本原因进行了调查,并对用于补救这种情况的不同方法进行了评估。使用量热方法检测天体物理学实验中焦耳水平的能量沉积物和寻找暗物质的实验中的(亚)eV 水平的能量沉积在单独的部分中进行了简要描述。
更新日期:2018-11-01
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