En física experimental de partículas , un calorímetro es un tipo de detector que mide la energía de las partículas . Las partículas ingresan al calorímetro e inician una lluvia de partículas en la que su energía se deposita en el calorímetro, se recoge y se mide. La energía puede medirse en su totalidad, lo que requiere una contención total de la lluvia de partículas, o puede tomarse una muestra. Normalmente, los calorímetros se segmentan transversalmente para proporcionar información sobre la dirección de la partícula o partículas, así como la energía depositada, y la segmentación longitudinal puede proporcionar información sobre la identidad de la partícula en función de la forma de la lluvia a medida que se desarrolla. El diseño de calorimetría es un área activa de investigación en física de partículas.
Un calorímetro electromagnético (ECAL) es uno diseñado específicamente para medir la energía de partículas que interactúan principalmente a través de la interacción electromagnética, como electrones, positrones y fotones. AEl calorímetro hadrónico (HCAL) es aquel diseñado para medir partículas que interactúan a través de la fuerza nuclear fuerte . (Consultelos tipos de lluvias de partículaspara conocer las diferencias entre los dos). Los calorímetros se caracterizan por lalongitud de radiación(para ECAL) yla longitud de interacción nuclear(para HCAL) de su material activo. Las ECAL tienden a tener entre 15 y 30 longitudes de radiación de profundidad, mientras que las HCAL tienen entre 5 y 8longitudes de interacción nuclearde profundidad.
Un ECAL o un HCAL pueden ser un calorímetro de muestreo o un calorímetro homogéneo .
En un calorímetro de muestreo , el material que produce la lluvia de partículas es distinto del material que mide la energía depositada. Normalmente los dos materiales se alternan. Una ventaja de esto es que cada material puede adaptarse bien a su tarea; por ejemplo, se puede utilizar un material muy denso para producir una lluvia que se desarrolla rápidamente en un espacio limitado, incluso si el material no es adecuado para medir la energía depositada por la lluvia. Una desventaja es que parte de la energía se deposita en el material equivocado y no se mide; por lo tanto, la energía total de la ducha debe estimarse en lugar de medirse directamente.
Un calorímetro homogéneo es aquel en el que todo el volumen es sensible y aporta una señal. [1]
La mayoría de los experimentos de física de partículas utilizan alguna forma de calorimetría. A menudo es la forma más práctica de detectar y medir partículas neutras a partir de una interacción. Además, los calorímetros son necesarios para calcular la "energía faltante", que puede atribuirse a partículas que rara vez interactúan con la materia y escapan del detector, como los neutrinos. En la mayoría de los experimentos, el calorímetro funciona junto con otros componentes, como un rastreador central y un detector de muones . Todos los componentes del detector trabajan juntos para lograr el objetivo de reconstruir un evento físico.