Der Ring Imaging
Cherenkov Detektor

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Der RICH (Ring Imaging CHerenkov) Detektor wird in CBM Elektronen identifizieren. Dazu nutzt man den Cherenkov-Effekt aus: Teilchen, die in einem Medium schneller als das Licht fliegen senden einen kegelförmigen Lichtkegel aus, der als Ring auf einer Detektorebene abbildbar ist. Dieser Effekt ist verwandt mit dem Mach-Kegel bei Flugzeugen, die schneller als mit der Schallgeschwindigkeit fliegen. Der Nachweis von Elektronen ist besonders wichtig, weil diese fast ohne Störung aus dem Reaktionszentrum der Kern-Kern Reaktionen in CBM entweichen.
 
Auch wenn der Effekt ein ganz anderer ist, die Ente rechts hat einen ähnlichen Kegel produziert.

Der RICH-Detektor ist zunächst eine große Box mit Abmessungen von ca 5.65m (Breite) x 5.85m (Höhe) x 2.34m (Tiefe), die mit einem sogenannten Radiatorgas, hier CO2, gefüllt wird. Fliegen Teilchen mit einer Geschwindigkeit hindurch, die größer ist als c/n=300000000 m/s / 1.00045, so emittieren sie einen Kegel mit Cherenkovlicht, der durch sphärische Spiegel als Ring auf die Photodetektorebene projiziert wird. Fast alle in den Kollisionen erzeugte Elektronen sind so schnell, dass sie diese Lichtkegel erzeugen. Andere Teilchen, wie Pionen, können dies hingegen erst ab einem Impuls von 4.65 GeV/c. Als Spiegel werden 6 mm starke Glasspiegel verwendet, die mit einer Schicht aus Al und MgF2 überzogen sind. Die Photodetektoren sind Hamamatsu H8500 MAPMTs (Multi-Anoden Photo Multiplier), die einzelnen MAPMTs haben 8×8 Pixel mit einer Größe von je 6×6 mm2.

Die Schwierigkeit ist, dass jedes Elektron nur etwa 300 Lichtteilchen (Photonen) erzeugt, die mit einer gemittelten Effizienz von etwa 10% gemessen werden. Es kommt also auf jedes einzelne gemessene Photon an! Deshalb müssen die Komponenten des RICH Detektors sehr sorgfältig ausgewählt und aufeinander abgestimmt werden.

Die Photodetektorebene des HADES RICH Detektors gibt einen Eindruck davon,wie der CBM RICH mal aussehen wird. Beide RICH Detektoren sind technisch sehr ähnlich und werden von den Universitäten Giessen und Wuppertal in Kooperation mit der GSI und der TU München (nur HADES RICH) betreut bzw. gebaut.

 

Der HADES RICH Detektor liefert bereits hervorragende Daten, und wir sind sicher, dass der CBM RICH ebenso gute Ringe messen wird.

Beteiligte Universitäten