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Perspektiven der experimentellen Hochenergiephysik - Teil 1 135.284 Claudia-Elisabeth Wulz Institut für Hochenergiephysik der Österreichischen Akademie.

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1 Perspektiven der experimentellen Hochenergiephysik - Teil 1 135.284 Claudia-Elisabeth Wulz Institut für Hochenergiephysik der Österreichischen Akademie der Wissenschaften c/o CERN/EP, CH-1211 Genf 23 Tel. 0041 22 767 6592, GSM: 0041 79 201 0919 E-mail: Claudia.Wulz@cern.ch http: //home.cern.ch/~wulz Nov. 2003

2 Literatur Theorie: M. Treichel: Teilchenphysik und Kosmologie, Springer-Verlag (2000) D. Griffiths: Introduction to Elementary Particles, J. Wiley and Sons (1987) Allgemein: B.R. Martin, G. Shaw: Particle Physics, J. Wiley and Sons (2nd ed. 1997) D. H. Perkins: Introduction to High Energy Physics, Cambridge U. Press (4th edition, 2000) Detektoren: W. R. Leo: Techniques for Nuclear and Particle Physics Experiments, Springer-Verlag (2nd ed. 1994) Ch. Joram: Particle Detectors, CERN Academic Training Lectures (2002)

3 Webseiten Einführungen in die Teilchenphysik: http://www.cpepweb.org/particles.html http://particleadventure.org/particleadventure/index.html http://hepwww.rl.ac.uk/Pub/Phil/ppintro/ppintro.html http://www2.slac.stanford.edu/vvc/home.html Für Physiker/Studenten: http://training.web.cern.ch/Training/ACAD/acad0_E.html http://pdg.lbl.gov/

4 Hochenergiephysik = Elementarteilchenphysik Frage nach dem Aufbau und Zusammenhalt der Materie Lehre von Teilchen und ihren Wechselwirkungen

5 Hochenergiephysik Man benötigt umso höhere Energien, je kleiner die zu erforschenden Dimensionen sind. 1/GeV 0.2. 10 -15 m 1/4 der Ausdehnung des Protons Wichtige Einheiten und Größen … Plancksches Wirkungsquantum = h/2 = 6.6. 10 -22 MeVs 1 eV = 1.6. 10 -19 Ws … Energieeinheit Masse des Protons: 938 MeV/c 2 = 1.67. 10 -27 kg, Masse des Elektrons: 0.511 MeV/c 2 = 9. 10 -31 kg Anmerkung: c bzw. werden oft 1 gesetzt, so daß MeV bzw. GeV Energie, Impuls oder Masse darstellen können. p, E t Heisenberg'sche Unschärferelation

6 Die fundamentalen Kräfte

7 Sie tritt z.B. beim radioaktiven -Zerfall (z.B. 3 H 3 He) auf: LEPTONEN Teilchen ohne starke Wechselwirkung heißen LEPTONEN (z.B. Elektron, Müon, Neutrino). INTERMEDIÄREN VEKTORBOSONEN Die schwache Wechselwirkung wird durch die INTERMEDIÄREN VEKTORBOSONEN (W ±, Z) vermittelt. Diese sind fast 100 mal so schwer wie das Proton und wurden 1983/1984 an den Experimenten UA1 und UA2 des CERN SppS- Colliders entdeckt. Carlo Rubbia und Simon van der Meer bekamen für ihre entscheidenden Beiträge den Nobelpreis. 1 2

8 …for their decisive contributions to the large project which led to the discovery of the field particles W and Z communicators of weak interaction Nobelpreis 1984 C. Rubbia S. van der Meer

9 Die starke Wechselwirkung Sie hält Atomkerne zusammen. Teilchen, die eine starke Wechselwirkung besitzen, heißen HADRONEN. Sie sind aufgebaut aus QUARKS. Die starke Wechselwirkung kommt durch den Austausch von Teilchen zwischen den Quarks zustande. Diese heißen GLUONEN. Weder Gluonen noch Quarks existieren jedoch als freie Teilchen (CONFINEMENT).

10 Die starke Wechselwirkung Gluonen und Quarks tragen Farbladung (COLOR) QUANTENCHROMODYNAMIK Sichtbare Teilchen sind jedoch farbneutral. u d Proton u d u d u ududd + Neutron d

11 Yukawa - Theorie Meson Protonen und Neutronen in Kernen werden durch Feld angezogen. Das Feldquantum muß die Eigenschaften der starken Wechselwirkung repräsentieren, also u.a. relativ schwer aufgrund der kurzen Reichweite der Kernkraft sein. Yukawa postulierte, daß seine Masse bei ca. 300 m e liegen sollte. Es wurde Meson genannt (zwischen m e und m p ). Teilchen mit kompatibel scheinenden Eigenschaften wurden tatsächlich in der kosmischen Strahlung gefunden. Jedoch stellten sich dann Diskrepanzen bei Massen- und Lebensdauermessungen sowie eine nur schwache WW mit Atomkernen heraus. Was gefunden wurde, waren Müonen.

12 + + + Lattes, Powell, Occhialini, Muirhead (1947) Pic du Midi - Observatorium Marshak, Bethe: Müonen könnten Zerfallsprodukte von schwereren Teilchen sein, die ihrerseits Yukawas Mesonen sein könnten. Tatsächlich wurden die -Mesonen (Pionen) mit Yukawas Feldquanten identifiziert. Ihre Zerfallsprodukte, die Müonen, haben nichts mit der starken Wechselwirkung zu tun. Sie zerfallen meist vor Erreichen der Erdoberfläche in Elektronen und zwei Neutrinos: + + + + - - + + - - 600 m e

13 1947 sah es so aus, als ob die größten Probleme der Elementarteilchenphysik mehr oder weniger verstanden wären, bis auf die Rolle des Müons (I. Rabi: Who ordered that?). Es kam jedoch die Entdeckung der Strange Particles … K+K+ + 3 cm Blei } Geladenes V- Ereignis: K + + + Rochester, Butler: K 0 K + K + etc. Anderson et al.:

14 Die Strange Particles waren insoferne seltsam, als sie in großer Zahl erzeugt werden (Zeitskala typisch 10 -23 s), aber relativ langsam zerfallen (Zeitskala 10 -10 s). Das bedeutet, daß Produktions- und Zerfalls- mechanismen verschieden sind. Strange Particles werden durch starke Wechselwirkung erzeugt, sie zerfallen aber durch schwache WW. Strangeness Gell-Mann und Nijishima schrieben jedem Teilchen eine Eigenschaft namens Strangeness zu, die in der starken WW erhalten bleibt, in der schwachen aber verletzt ist. Deshalb werden Strange Particles nur paarweise erzeugt, wie z.B. + + K + Beim Zerfall wird Strangeness verletzt, wie z.B. p +.

15 Willis Lamb in seiner Nobelpreisrede 1955: Als 1901 zum ersten Mal die Nobelpreise verliehen wurden, wußten die Physiker nur von zwei Objekten, die jetzt Elementarteilchen genannt werden: dem Elektron und dem Proton. Eine Flut von anderen elementaren Teilchen kam nach 1930 zutage - Neutron, Neutrino, - Meson, -Meson, schwerere Mesonen und verschiedene Hyperonen. Ich hörte, wie jemand sagte, daß ein Entdecker eines neuen Elementarteilchens normalerweise mit einem Nobelpreis belohnt wurde, nun aber mit einer Geldstrafe von 10000 $ belegt werden sollte. Ähnliches sagte Enrico Fermi im Zusammenhang mit der Hadronspektroskopie, die sich mit dem im folgenden vorgestellten Quarkmodell ergab: Junger Mann, wenn ich mir die Namen aller dieser Teilchen merken könnte, wäre ich Botaniker geworden.

16 Das Quarkmodell Elementare Bausteine der Materie: 1964: Gell-Mann, Zweig

17 Das Quarkmodell

18 Mesonen, Baryonen Jedes Baryon besteht aus 3 Quarks. Jedes Meson besteht aus 1 Quark und 1 Antiquark.

19 Mesonenoktett - - (uu-dd)/2 (uu+dd-2ss)/6 (uu+dd+ss)/3 : 3 3 = 1 8 - - - - - - - K 0 (ds)K + (us) (du) (ud) (uu,dd,ss) (su) (sd) - - - - - - - - - - - Gell-Mann, Neeman (1961)

20 n (udd)p (uud) (dds) (uds) (dss) (uss) Baryonenoktett

21 hat gleichen Quarkgehalt wie Proton, aber verschiedenes Energieniveau, analog H-Atom in verschiedenen Anregungs- zuständen. Baryonendekuplett (ddd) (udd) (uud) (uuu) (dds) (dss) (sss) (uss) (uus) (uds) Quarks: Spin 1/2! Pauli-Prinzip -> COLOR (O.W. Greenberg)

22 Das Omega-Minus

23 Glashow, Salam, Weinberg (1978) 3 Familien (Generationen) von Quarks und Leptonen: e () () () + Antiteilchen 12 Leptonen udud () cscs () tbtb ()[ + Antiteilchen ] x 3 Farben 36 Quarks 4 Vermittlerteilchen der elektroschwachen Wechselwirkung: 3 I.V.B. (W ±, Z) + 1 Photon ( ) 8 Vermittlerteilchen der starken Wechselwirkung: 8 Gluonen (g)

24 Alle existierenden Daten werden sehr gut durch das Standardmodell beschrieben. Jedoch ist die Frage der Teilchenmassen ungeklärt! Im Standardmodell existiert ein Teilchen, das den Mechanismus erklärt, durch den Teilchen Massen erhalten - das Higgs-Boson. Bau des Large Hadron Colliders (LHC) ist notwendig! Strahlenergie: 2 x 7 TeV p-p Entdeckung könnte bei LEP gemacht worden sein, jedoch Signifikanz nicht hoch genug. Im Rahmen der Supersymmetrie könnte es auch mehrere Higgse sowie supersymmetrische Partner der bekannten Teilchen geben (Squarks, Sleptonen, Gluinos etc.).

25 Quellen hochenergetischer Teilchen 1950: Einzige Quelle hochenergetischer Teilchen war die Höhenstrahlung (kosmische Strahlung) Entdeckung von Positronen und Pionen. Heute: fast ausschließlich Teilchenbeschleuniger in Verwendung. Vorteil: nur 1 Projektil mit bekannter, wählbarer Energie. Fixed-Target-Experiment: stationäres Target Collider-Experiment: gegenläufige Teilchenstrahlen In beiden Fällen werden erzeugte Teilchen durch ihre Wechselwirkung mit Materie nachgewiesen Detektoren Linearbeschleuniger Speicherring

26 Teilchenbeschleuniger Elektromagnetische Kräfte werden benützt, um stabile, geladene Teilchen zu beschleunigen. Es wird eine Quelle benötigt, z.B. Glühkathode (erhitzter Draht) oder Ionenquelle. - Linearbeschleuniger (LINACs) - Zirkularbeschleuniger (Synchrotrone) Synchrotrone: Ab 1 GeV Energie. Kreisbahn durch Anordnung von Dipolmagneten (Ablenkmagneten), Beschleunigung durch Hochfrequenz- kavitäten. Zur Strahlfokussierung werden Quadrupol- bzw. Sextupolmagneten (Fokussiermagneten) verwendet.

27 Prinzip der Beschleunigung Elektromagnetische Welle von oben gesehen rot +, blau - Elektromagnetische Welle bewegt sich fort und nimmt Teilchen mit Elektromagnetische Welle Positiv geladene Teilchen in der Nähe des Maximums der Welle erfahren die größte Kraft nach vorne; die in der Nähe des Umkehrpunktes die kleinste. Als Folge davon tendieren die Teilchen dazu, sich zusammen mit der Welle fortzubewegen - Stabilität der Umlaufbahn (Orbit). RF in Phase mit Teilchen.

28 Schema eines Synchrotrons

29 Super-Proton-Synchrotron des CERN

30 Sextupolmagnet LHC-Teststand mit Dipolen

31 Querschnitt eines LHC-Doppeldipols

32 Schwerpunktsenergie - Laborenergie Schwerpunktssystem (Centre of Mass Frame): p = p i = 0 E CM = Wc 2 W 2 c 4 = E 2 - p 2 c 2 W … invariante Masse einer Menge von Teilchen E, p … Gesamtenergie und -impuls z. B. Teilchenstrahl aus Teilchen mit Masse m S, der auf ein Target mit Masse m T trifft und den Impuls p L hat. Das Target ist in Ruhe, somit ist p T = 0. Teilchenenergien im Laborsystem: E L = m S 2 c 4 + p L 2 c 2 E T = m T c 2 W 2 c 4 = (E L + m T c 2 ) 2 - p L 2 c 2 = m S 2 c 4 + m T 2 c 4 + 2 m T c 2 E L E CM = m S 2 c 4 + m T 2 c 4 + 2 m T c 2 E L

33 Fixed-Target-Beschleuniger und Collider E CM … Schwerpunktsenergie, E L … Laborenergie p CM = 0 … Schwerpunktsimpuls, m S … Masse des Strahlteilchens, m T … Masse des Targetteilchens Fixed Target: Teil der Energie muß als kinetische Energie der Endzustandandsteilchen erscheinen und steht somit nicht für Teilchenproduktion zur Verfügung. Fixed -Target-BeschleunigerSpeicherring E CM = m S 2 c 4 + m T 2 c 4 + 2m T 2 c 2 E L E CM = 2 E L E CM ~ E L viele Teilchennur stabile, geladene hohe LuminositätTeilchen, niedrigere Luminosität

34 Collider Beschleunigung und Speicherung für gleiche Teilchen mit entgegengesetzter Ladung in ein und demselben Magnetring (Speicherringe). Beschleunigung bis zur Maximalenergie, Extraktion auf ein stationäres Target (fest oder flüssig). Primärstrahlen: stabile geladene Teilchen (z.B. p, e ± ) Sekundärstrahlen: neutrale oder instabile Teilchen (z.B.,, ). Fixed-Target-Beschleuniger

35 Erzeugung von Sekundärstrahlen Zur Beschleunigung eignen sich nur stabile, geladene Teilchen. Jedoch braucht man auch neutrale (z.B. ) oder instabile Teilchen (z.B. ± ). Diese können erzeugt werden, indem man einen Primärstrahl auf ein Metalltarget lenkt. Bei den Reaktionen mit den Kernen des Targets werden neue Teilchen erzeugt, die dann analysiert werden können. Beispiel 1: + -Strahl + + p X Y + Kollimator elektrostat. u. magnet. Felder monoenergetischer Strahl schweres Target

36 Erzeugung von Sekundärstrahlen Beispiel 2: -Strahl + + sowie noch nicht zerfallene ± werden in einem langen Absorber absorbiert. Keine Impulsselektion ist jedoch möglich! ± langes Vakuumrohr Absorber

37 Teilchenbeschleuniger KEK, Japanp 12 SLAC, Stanford, Cal.e - 25 PS, CERN, Genfp 28 AGS, Brookhaven, NYp 32 Serpukhov, Rußlandp 76 SPS, CERN, Genfp 450 Tevatron, Fermilab, Ill.p1000 Fixed-Target-MaschineTeilchenartStrahlenergie/GeV CESR, Cornell, NYe + (6)e - PEP, Stanford, Cal.e + (15)e - TRISTAN, Japane + (32)e - SLC, Stanford, Cal.e + (50)e - LEP, CERN, Genfe + (60)e - SppS, CERN, Genfp(450) Tevatron II, Fermilab, Ill.p(1000) HERA, Hamburge - (30)p(820) LEP-200, CERN, Genf (bis 2000)e + (100)e - LHC (2007), CERN, Genfp(7000)p(7000) u.a. ColliderTeilchenart(Strahlenergien/GeV)

38 Synchrotronstrahlung Synchrotronstrahlung pro Umlauf: Für 1 (v c) mit E = mc 2 ist E ~ 1/m 4 hoher Energieverlust für Elektronen, deshalb haben in der Praxis konventionelle Elektronenbeschleuniger maximal ca. 100 GeV pro Strahl. = v/c, = (1- 2 ) -1/2 … Krümmungsradius der Umlaufbahn q … Ladung des umlaufenden Teilchens 0 = 8.85 pF/m

39 Teilchenbeschleuniger Impuls eines geladenen Teilchens im Magnetfeld: Konventionelle Elektromagneten: B max 1.5 T Supraleitende Magneten: B max 10 T Aus obiger Formel wird ersichtlich, warum große Radien für große Strahlimpulse erforderlich sind. Die Synchrotronstrahlung spielt ebenfalls eine Rolle. p … Impuls in GeV/c … Krümmungsradius in Metern B … Magnetfeld in Tesla p = 0.3 B

40 Luminosität L … Luminosität in cm -2 s -1, R … Kollisionsrate in s -1 … Strahl-Strahl-Wirkungsquerschnitt in cm 2 R = L Beispiel Teilchen-Antiteilchen-Speicherring (pp, e + e - ): 1 Vakuumröhre bei gleichem magnetischem Führungsfeld. N … Anzahl der Teilchen pro Paket (bunch) Bei je 1 Paket gibt es 2 Kollisionspunkte. In jedem Kollisionspunkt (Interaction Region) treten Zusammenstöße mit der Frequenz f c/u auf, wobei u der Umfang des Speicherringes ist.

41 Dann ist die Luminosität in einem Kollisionspunkt durch folgende Formel gegeben: n bunch … Anzahl der Pakete, N ± … Anzahl der Teilchen pro Paket A … Strahlfläche bei kompletter Überlappung L A Fokussiermagneten (Quadrupole) low region ( ~ Strahlenvelope). Teilchenoszillationen in vertikaler und horizontaler Richtung zur idealen Bahn: Betatronschwingungen. Longitudinale Schwingungen relativ zur Bewegung eines idealen Teilchens (phasengleich zum Hochfrequenzfeld): Synchtotronschwingungen. L = f n bunch N+N-N+N- A Luminosität

42 Typische Luminositäten für Collider BeschleunigerTeilchen L /cm -2 s -1 SLC (Stanford)e + e - 0.35x10 30 LEP (CERN)e + e - 2x10 31 HERA (DESY)e - p 1.6x10 31 SppS (CERN)p p 6x10 30 Tevatron (Fermilab)p p 2x10 32 *) KEKB (Tsukuba)e + e - 1x10 34 PEP II (Stanford)e + e - 3x10 33 LHC (CERN)p p 1x10 34 *)mit Main Injector, ohne 2x10 31 10 33 TeV33

43 Beschleunigerkomplex des CERN LHC/LEP SPS

44 Beschleunigerkomplex des Fermilab Tevatron Main Injector

45 Beschleunigerkomplex des Fermilab Tevatron Main Injector

46 Beschleunigerkomplex des SLAC

47

48 Beschleunigerkomplex des KEK

49 Teilchennachweis Erzeugte Teilchen werden nachgewiesen durch: Wechselwirkung mit dem Detektormaterial (Atomkern) Starke Wechselwirkung für Hadronen Schwache Wechselwirkung für Neutrinos Erzeugung neuer Teilchen bei genügend großer Energie Ionisierung von Atomen (geladene Teilchen) Abgabe von elektromagnetischer Strahlung (geladene Teilchen) -> e + e -

50 Wechselwirkung mit Atomkernen Kurze Reichweiten. Für Hadronen gilt, daß die starke Wechselwirkung gleich wichtig für geladene und neutrale Teilchen ist. z.B. Wechselwirkung mit einfachstem Kern, dem Proton: Elastische Streuung: z.B. - + p -> - + p Inelastische Streuung: z.B. - + p -> + + - + 0 + n - + p -> K 0 +

51 Wechselwirkung mit Atomkernen Totaler Wirkungsquerschnitt tot = el + inel tot = el + q + inel (für größere Kerne) inel … groß bei hohen Energien; Summe über alle möglichen inelastischen Prozesse, die durch die Erhaltungssätze erlaubt sind. tot (10…100) mb für p oder n, höher für Kerne (1 mb = 1 millibarn = 10 -27 cm 2 ) q … Wirkungsquerschnitt für quasielastische Streuung (elastische Streuung an Nukleonen) Rückstoß -> Kernabstoßung -> Anregung bzw. Spaltung

52 tot und el für - + p tot = (10 … 100) mb tot r 2 30 mb für r 10 -15 m p (GeV/c) (mb) tot el 10110 -1 10 2 10 3 10 100 tot liegt in derselben Größenordnung wie der geometrische Wirkungsquerschnitt. Er variiert nur langsam mit p für Impulse über ca. 3 GeV/c.

53 Wechselwirkung mit Atomkernen Kollisionslänge Wahrscheinlichkeit (P c ) für eine Hadron-Kern-Wechselwirkung in dünner Schicht mit Dicke dx. P c = n tot dx (n = N A /A … Kerne pro Einheitsvolumen) A … Molmasse (g/mol), … Dichte (g/cm 3 ), N A … Avogadrozahl (6.022. 10 23 / mol) Mittlere freie Weglänge (Kollisionslänge): c = 1/n tot Absorptionslänge (Interaktionslänge) a ( a ) = 1/n inel Kollisions- und Absorptionslängen werden auch oft in g/cm 2 angegeben: c = A/N A tot = c, a = A/N A inel = a

54 Atomic and Nuclear Properties of Materials Particle Data Group (http: //pdg.lbl.gov) Tabelle gilt für n oder p. Für ist tot extrem klein (10 -47 m 2 !)

55 Ionisation Bethe-Bloch-Formel Alle geladenen Teilchen betroffen. Für mittlere Energien (200 GeV max.) dominieren Ionisationsverluste durch Coulombstreuung an Hüllenelektronen. Die Bethe-Bloch-Formel (hier für Teilchen mit Spin 0 und Ladung ±e) gibt den mittleren Energieverlust an: x …zurückgelegte Wegstrecke im Medium m e …Elektronmasse Z …Ordnungszahl I …mittleres Ionsationspotential ( I ~ 10 Z eV für Z > 20 ) …dielektrischer Abschirmfaktor (nur für hochrelativistische Teilchen wichtig) n e …Elektronendichte des Mediums (n e = N A Z/A) D …4 2 h 2 / m e = 5.1. 10 -25 MeVcm 2 dE DZ 2 2m e c 2 2 2 ( ) dx = 2 n e [ ln I - 2 - 2 ]

56 Ionisationsenergieverlust für ± und p in Blei (dE/dx) min ~ q 2 Suche nach freien Quarks! 20 15 0.1 110 100 p (GeV/c) -dE/dx (MeV/cm) Minimalionisierung ( 3-4) Relativistischer Anstieg (logar. Faktor)

57 Strahlungsverluste - dE/dx = E/X o E = E o exp(-x/X o ) 1 X o 4Z(Z+1) N A A [ln(183Z -1/3 )] e 2 m e c 2 Geladene Teilchen werden im Kernfeld abgebremst bzw. beschleunigt Abstrahlung von Photonen Energieverlust (Bremsstrahlung). Vor allem wichtig für Elektronen und Positronen. (für relativistische Elektronen mit E >> mc 2 / Z 1/3 ). X 0 …Strahlungslänge - mittlere Energie wird um Faktor e reduziert (wichtig bei der Konzeption von elektromagn. Kalorimetern!) [] 2

58 Strahlungsverluste Für hohe Energien sind die Strahlungsverluste proportional zu E/m 2. Aus der Bethe-Bloch-Formel geht hervor, daß die Ionisationsverluste nur schwach von der Masse und Energie des Projektils abhängen (bei hohen Energien). Strahlungsverluste dominieren für Elektronen und Positronen. E c …kritische Energie = Energie, bei der Strahlungsverluste und Ionisationsverluste für Elektronen gleich sind Element ZX o /cmE c /MeV H (26 K) 1 1000 340 C 6 18.8 103 Al13 8.9 47 Fe26 1.8 24 Pb82 0.56 7 600 E c MeV Z

59 Wechselwirkung von Photonen mit Materie Annahme: Monoenergetischer Photonenstrahl mit I Photonen pro Sekunde, der durch ein Material der Dicke x durchgeht. Dann ist der Energieverlust gegeben durch: dI = - I dx/ I = I 0 exp (-x/ dI = - I dx/ I = I 0 exp (-x/ = 1/n = 1/n... mittlere freie Weglänge vor Absorption oder Streuung …totaler Photon-Wechselwirkungsquerschnitt mit einem Atom n …Kerne pro cm 3

60 Wechselwirkung von Photonen mit Materie Beiträge zu Photoelektrischer Effekt (Absorption durch Atom, Emission eines Elektrons) (~ Z 5 /E ) Comptoneffekt (Photonstreuung an Hüllenelektronen) (~ Z/E ) Paarerzeugung (im Kernfeld oder Hüllenelektronfeld) (~ Z 2 ) n X o Paarerzeugung 9 X 0 /7 … Konversionslänge 7 x 9 X 0 Bei hohen Energien wird Photonabsorption, genauso wie der Strahlungs- verlust von Elektronen, durch die Strahlungslänge charakterisiert. I = I 0 exp ( )

61 Photon-Wechselwirkungsquerschnitte für ein Blei-Atom a) Photoeffekt b) Comptonstreuung c) Paarerzeugung im Feld der Hüllenelektronen d) Paarerzeugung im Kernfeld … dominiert bei hohen Energien d a b c 10 - 4 10 - 2 110 2 10 1 10 - 2 E / GeV / b


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