Teilchendetektoren

Dieses Buch vermittelt die physikalisch-technischen Grundlagen von Teilchendetektoren und beschreibt ihre vielfältigen Anwendungen vor allem in der physikalischen Grundlagenforschung, aber auch in anderen Naturwissenschaften und in Gebieten wie Medizin und Technik. Die Entwicklung und Optimierung von Detektoren ist ein zentraler Bestandteil der Teilchen-, Astroteilchen- und Kernphysik – und gehören damit zum Handwerkszeug des Experimentalphysikers auf diesen Gebieten. Dieses umfassende Werk in zweiter Auflage deckt den Lehrstoff in der Ausbildung für Masterstudenten und Doktoranden in experimenteller Teilchenphysik ab und bietet zugleich vertiefende Einblicke darüber hinaus. Die Breite des für die Detektorentwicklung nötigen Wissens umfasst viele Bereiche der Physik und Technik, von den Wechselwirkungen der Teilchen mit Materie, der Gas- und Festkörperphysik über Ladungstransport und Signalentstehung bis zur Mikroelektronik. Das Buch richtet sich sowohl an Studierende, die sich vertieft mit Detektorphysik befassen möchten, als auch an Lehrende und Wissenschaftler, die eine kompakte und zugleich umfassende Darstellung der experimentellen Grundlagen des Teilchennachweises suchen und für wissenschaftliches Arbeiten verwenden möchten. Ziel des Buches ist es, die physikalischen Grundlagen für die Detektoren und ihre verschiedenen Ausführungen so klar wie möglich und so tiefgehend wie nötig darzustellen.

Hermann Kolanoski ist emeritierter Professor für Physik an der Humboldt-Universität zu Berlin und am Forschungszentrum DESY (Zeuthen). Vorher arbeitete er an den Universitäten Stanford, Bonn und Dortmund. Seine Forschungsgebiete sind die experimentelle Teilchen- und Astroteilchenphysik – zuletzt mit Arbeiten an den Experimenten ATLAS am CERN und IceCube am Südpol. Norbert Wermes ist emeritierter Professor an der Universität Bonn. Zuvor forschte und arbeitete er an den Forschungszentren DESY (Hamburg), SLAC (Stanford), CERN (Genf) sowie an der Universität Heidelberg. Seine Forschungsgebiete sind die experimentelle Elementarteilchenphysik und die Detektorentwicklung mit Arbeiten an Beschleunigerexperimenten – zuletzt ATLAS am CERN und Belle II am KEK (Japan).

Einleitung.- Überblick.- Wechselwirkungen von Teilchen mit Materie.- Bewegung von Ladungsträgern in elektrischen und magnetischen Feldern.- Signalentstehungen durch bewegte Ladungen.- Nicht-elektronische Detektoren.- Gasgefüllte Detektoren.- Halbleiterdetektoren.- Spurrekonstruktion und Impulsmessung.- Photodetektoren.- Cherenkov-Detektoren.- Übergangsstrahlungsdetektoren.- Szintillationsdetektoren.- Teilchenidentifikation.- Kalorimeter.- Detektoren für kosmischer Teilchen, Neutrinos und exotische Materie.- Signalverarbeitung und Rauschen.- Trigger- und Datennahmesysteme.- A Dosimetrie und radioaktive Quellen.- B Wichtungspotenzial segmentierter Elektroden.- C Diffusionseffekte in Driftkammern.- D Ionisationsstatistik in Driftklammern. E Ortsauflösung bei strukturierten Elektroden.- F Anpassung von Spurmodellen.- G LPM-Effekt.- H Laplace-Transformation.- I Physikalische Rauschquellen.- Literaturverzeichnis.- Abkürzungen.- Index.