Energiemessung

Zusammenfassung

Die Wechselwirkung von hochenergetischen Photonen oder Elektronen mit Materie führt über e⁺e⁻-Paarbildung und Bremsstrahlung der Elektronen und Positronen zu einer Kaskade (“Schauer”) von Photonen, Elektronen und Positronen, die erst dann abbricht, wenn die Energie der Elektronen und Positronen die “kritische Energie” E_c erreicht (s.Kap.1.2.2 und 1.2.3). Eine vereinfachende Betrachtung solch eines Schauers sieht so aus: ein primäres Photon der Energie E_o erzeugt mit 54% Wahrscheinlichkeit in einer Schicht der Dicke X_o ein e⁺e⁻-Paar; beide Teilchen haben im Mittel ungefähr die Energie E_o/2. Falls E_o12 > E_c ist, verlieren diese Elektronen und Positronen ihre Energie E_o/2 überwiegend durch Bremsstrahlung (1.2.3), wobei diese Energie in einer Schicht der Dicke X_o auf ungefähr E_o/2e absinkt. Dabei wird im Mittel ein Bremsquant mit der Energie zwischen E_o/2 und E_o/2e abgestrahlt. Die mittlere Zahl der Teilchen nach einer Schicht der Dicke 2X_o liegt ungefähr bei 4. Die Bremsquanten bilden ihrerseits wieder Paare, so daß nach n Generationen — die ungefähr nX_o entsprechen — 2ⁿ Teilchen mit mittlerer Energie E_o/2ⁿ den Schauer bilden. Die Kaskade bricht ab, wenn der Energieverlust der Elektronen durch Ionisation gleich demjenigen durch Bremsstrahlung wird, d.h. wenn die Elektronen auf die kritische Energie abgebremst sind, E_o/2ⁿ ≈ E_c.