Verbund: R&D DETEKTOREN (High-D): F&E für 5D-Kalorimetrie

Abstract

Das Projekt "F&E für hochsegmentierte mehrdimensionale Detektoren" hatte das Ziel, eine neue Generation von hochpräzisen Detektoren für zukünftige Experimente in der Elementarteilchen-, Kern- und Hadronenphysik zu entwickeln. Angesichts der steigenden Anforderungen an die Detektionstechnologien – insbesondere im Hinblick auf die Erforschung des Higgs-Mechanismus und der Quark-Gluon-Plasmen – waren innovativere Lösungen erforderlich, um die Herausforderungen an räumliche, zeitliche und energetische Auflösung zu bewältigen. Das Arbeitspaket AP2 umfasste die Entwicklung und Verbesserung von mehrdimensionalen Kalorimetern, die sowohl zeitliche als auch energetische Informationen liefern. Dieser Arbeitspaket sah die Konstruktion von Prototypen vor, einschließlich eines LS-WOM-Detektors (LS=Liquid Scintillator, WOM=Wavelength-shifting Optical Module) und kostengünstiger Plastikszintillatoren, um die Teilchenrekonstruktion zu optimieren.

In Mainz wurden in diesem Zusammenhang insbesondere Arbeiten an den LS-WOM-basierten Prototypen mit vier Detektorzellen durchgeführt (AP2.1). Unsere Gruppe untersuchte die Möglichkeiten für eine reflektive Beschichtung der Innenwand der Szintillatorzelle, führte Aging-Tests für den Flüssigszintillator und die mit ihm in Kontakt befindlichen Materialien durch, mischte und reinigte im Vorfeld der Teststrahl-Messungen den verwendeten Flüssigszintillator und erstellte ein geeignetes Füllsystem für den Vier-Zell-Prototypen. Auch unterstützten wir Aufstellung, Füllen und Betrieb des Vier-Zell-Prototypen bei einer Strahlzeit am CERN-PS in 2023. Aufgrund der dort genommenen Daten und gewonnenen Erfahrungen konnten die grundlegenden Konzepte für den LS-WOM-Detektor weiter verbessert werden. Entsprechende Ergebnisse wurden 2024 in einem technischen Paper publiziert. Weiterhin wurde an der Entwicklung von richtungsabhängigen bzw. Cherenkov-sensitiven WOM-Arrays geforscht (AP2.2&2.3). Dafür wurden Simulationen durchgeführt und ein Teststand im Labor aufgebaut und in Betrieb genommen. Innerhalb des Förderzeitraums konnten jedoch noch keine abschließenden Ergebnisse erzielt werden.