Detector Cherenkov de imagen anular
El detector Cherenkov de imágenes anulares , o RICH , es un dispositivo para identificar el tipo de una partícula subatómica cargada eléctricamente de momento conocido , que atraviesa un medio refractivo transparente , mediante la medición de la presencia y las características de la radiación Cherenkov emitida durante ese recorrido. Los detectores RICH se desarrollaron por primera vez en la década de 1980 y se utilizan en experimentos de astrofísica , nucleares y de partículas elementales de alta energía.
Este artículo describe los orígenes y principios del detector RICH, con breves ejemplos de sus diferentes formas en los experimentos de física modernos.
La técnica de detección de imágenes en anillo fue propuesta por primera vez por Jacques Séguinot y Tom Ypsilantis , que trabajaban en el CERN en 1977. [1] Su investigación y desarrollo, de detectores de fotón único de alta precisión y óptica relacionada, sentó las bases para el diseño [2] [3] desarrollo [4] y construcción de los primeros detectores RICH de física de partículas a gran escala , en las instalaciones OMEGA del CERN [5] [6] y experimento DELPHI LEP ( Large Electron-Positron Collider ) . [7]
Un detector Cherenkov de imagen anular (RICH) permite la identificación de tipos de partículas subatómicas cargadas eléctricamente a través de la detección de la radiación Cherenkov emitida (como fotones ) por la partícula al atravesar un medio con índice de refracción > 1. La identificación se logra mediante la medición de el ángulo de emisión, , de la radiación de Cherenkov , que está relacionado con la velocidad de la partícula cargada por
El conocimiento del momento y la dirección de la partícula (normalmente disponible de un espectrómetro de momento asociado ) permite predecir para cada hipótesis del tipo de partículas; el uso de lo conocido del radiador RICH da una predicción correspondiente que se puede comparar con la de los fotones Cherenkov detectados, lo que indica la identidad de la partícula (generalmente como una probabilidad por tipo de partícula). En la siguiente figura se muestra una distribución típica (simulada) del momento vs de la partícula fuente, para fotones Cherenkov individuales, producidos en un radiador gaseoso (n~1,0005, resolución angular~0,6mrad):
Los diferentes tipos de partículas siguen distintos contornos de masa constante, difuminados por la resolución angular efectiva del detector RICH; en momentos más altos, cada partícula emite una cantidad de fotones Cherenkov que, tomados en conjunto, brindan una medida más precisa del promedio que un solo fotón, lo que permite que la separación efectiva de partículas se extienda más allá de 100 GeV en este ejemplo. Esta identificación de partículas es esencial para la comprensión detallada de la física intrínseca de la estructura y las interacciones de las partículas elementales. La esencia del método de formación de imágenes en anillo es diseñar un sistema óptico con detectores de fotones individuales, que pueden aislar los fotones de Cherenkov que emite cada partícula, para formar una única "imagen de anillo" a partir de la cual se puede determinar una precisión.
