In der Teilchenphysik ist ein Kalorimeter ein experimentelles Gerät, das die Energie misst, die ein Teilchen beim Durchgang verliert. Kalorimeter sind Materialblöcke, in denen zu messende Partikel vollständig absorbiert und ihre Energie in eine messbare Größe umgewandelt werden. Ein von einem Kalorimeter erfasstes Signal ist proportional zu der abgelagerten Energie. Die meisten Partikel gelangen in das Kalorimeter und lösen einen Partikelschauer aus. Die Energie der Partikel wird im Kalorimeter abgelagert, gesammelt und gemessen. Die Wechselwirkung des einfallenden Teilchens mit dem Detektor kann über elektromagnetische Wechselwirkung oder über starke Prozesse erfolgen. Daher können Kalorimeter grob unterteilt werden in:
- Elektromagnetische Kalorimeter messen die Energie von Elektronen und Photonen, wenn diese mit den elektrisch geladenen Teilchen in der Materie in Wechselwirkung treten (z. B. Bremsstrahlung , Paarbildung ). Eine elektromagnetische Dusche beginnt, wenn ein energiereiches Elektron, Positron oder Photon in ein Material eintritt. Bei hohen Energien (oberhalb einiger MeV, unterhalb derer der photoelektrische Effekt und die Compton-Effekt dominieren) interagieren die Photonen mit der Materie hauptsächlich über die Paarbildung – das heißt, sie wandeln sich in ein Elektron-Positron-Paar um und interagieren in dieser Reihenfolge mit einem Atomkern oder einem Elektron Schwung bewahren.
- Hadronische Kalorimeter werden verwendet, um hauptsächlich Hadronen durch ihre starken und elektromagnetischen Wechselwirkungen zu messen . Ähnlich wie bei elektromagnetischen Schauern können Hadronen durch eine Reihe aufeinanderfolgender Wechselwirkungen Energie in der Materie speichern. Die physikalischen Prozesse, die die Ausbreitung einer Hadronendusche verursachen, unterscheiden sich erheblich von den Prozessen bei elektromagnetischen Duschen. Hadronen sind relativ massiv und können nicht viel von ihrer Energie durch Bremsstrahlung ausstrahlen. Sie verlieren ihre Energie hauptsächlich durch mehrfache nukleare Kollisionen.
Große Kalorimeter wurden in den frühen 1960er Jahren speziell für Experimente mit kosmischen Hochenergiestrahlen entwickelt und haben sich zu äußerst wichtigen Instrumenten für die Messung der Energien von Partikeln entwickelt, die an großen Beschleunigern erzeugt werden.
