基于取向铅钨石晶体的高密度超快速均匀电磁热力计
仪器与探测器
2025-07-16 v1 高能物理 - 实验
摘要
高能物理学的进步与高性能电磁热力计的开发密切相关。最近的实验表明，当入射束线与晶轴相切于几毫弧度时，可显著加速晶体基准均匀热力计中所用的散粒晶体内的电磁晴射的发展。特别是，当超相对论电子和光子束沿其主要轴之一入射时，已测量出显著减小的辐射长度。本文提出利用这一物理效应用于设计新型紧凑型电磁热力计，其基于取向的超快速铅钨石（PWO-UF）晶体，可显著减少用于容纳来自高能粒子的电磁晴射所需的深度。我们报告了通过高分辨X射线衍射和光弹性分析对PWO-UF样品晶体质量的测试结果。随后，我们描述了一个包括取向晶体中晴射发展的Geant4模型的概念热力计几何结构。最后，我们讨论了实现沿特定晶轴方向取向晶体矩阵所需的实验技术。由于电磁晴射加速度的角接受度对粒子能量影响不大，而在非常高能下晴射长度显著减小，取向晶体热力计将为当前和未来实验实现的最大能量范围的应用开辟道路。此类应用包括前向热力计、用于探测轻暗物质的紧凑型束流泄漏器，以及指向源的太空-based γ射线望远镜。
引用
@article{arxiv.2507.11332,
title = {A highly-compact and ultra-fast homogeneous electromagnetic calorimeter based on oriented lead tungstate crystals},
author = {L. Bandiera and V. G. Baryshevsky and N. Canale and S. Carsi and S. Cutini and F. Davì and D. De Salvador and A. Gianoli and V. Guidi and V. Haurylavets and M. Korjik and A. S. Lobko and L. Malagutti and A. Mazzolari and L. Montalto and P. Monti Guarnieri and M. Moulson and R. Negrello and G. Paternò and M. Presti and D. Rinaldi and M. Romagnoni and A. Selmi and F. Sgarbossa and M. Soldani and A. Sytov and V. V. Tikhomirov and E. Vallazza},
journal= {arXiv preprint arXiv:2507.11332},
year = {2025}
}