素粒子物理学について詳しく解説

素粒子物理学は、物質と放射線の基本構成要素とそれらの相互作用を研究する物理学の分野です。多くの素粒子は自然には存在せず、粒子加速器内のより大きな粒子間の高エネルギー衝突中にのみ検出できるため、高エネルギー物理学とも呼ばれます。

歴史的

物質が素粒子で構成されているという考えは、少なくとも紀元前6^世紀に遡ります。原子論の哲学的教義は、レウキッポス、デモクリトス、エピクロスなどのギリシャの哲学者によって研究されました。 17^世紀にはアイザック ニュートンは物質は粒子で構成されていると考えていましたが、1802 年にすべてのものは小さな原子で構成されていると正式に述べたのはジョン ダルトンでした。

1869 年、ディミトリ メンデレーエフの最初の周期表は、物質は原子でできているという19^世紀を通じて広く普及していた見方を裏付けました。ジョセフ・ジョン・トムソンの研究は、原子が軽い電子と重い陽子で構成されていることを証明しました。アーネスト・ラザフォードは、陽子がコンパクトな原子核に集中していることを証明しました。当初、原子核は（電荷と質量数の違いを説明するために）閉じ込められた陽子と電子だけで構成されていると考えられていましたが、後に陽子と中性子で構成されていることが判明しました。

20^世紀には、核分裂と核融合の証拠で最高潮に達した核物理学と量子物理学の進歩により、ある原子から別の原子を生成できる産業が誕生し、鉛の核変換さえも可能になりました（ただし、経済的には利益が得られません）。黄金に。

1950 年代から 1960 年代にかけて、分散実験では驚くほど多様な粒子が発見されました。これは粒子動物園と呼ばれていました。この式は、1970 年代に標準モデルが策定された後、多数の粒子が比較的少数の基本粒子の組み合わせから生じるものとして説明できるため、承認されませんでした。

素粒子物理学の主要な日付

• 1873年:ジェームズ・クラーク・マクスウェルは、色覚、分子理論、電磁気理論の3つの分野で重要な研究を実施しました。マクスウェルの電磁気理論の基礎となる考え方は、真空中での光波の伝播を説明しています。
• 1874: ジョージ ストーニーが電子の理論を開発し、その質量を推定します。
• 1895年:ヴィルヘルム・レントゲンがX線を発見。
• 1896年:アンリ・ベクレルがウランの放射能を発見。
• 1898年: マリー・キュリーとピエール・キュリーが放射性元素を分離。ジョセフ・ジョン・トムソンは電子を発見し、原子が中性に帯電した実体 (小さな負の電子を持つ正の原子核を含む) として記述されるモデルを作成しました。
• 1900年：マックス・プランクは、放射線は定量化可能である（量子と呼ばれる基本値の倍数の値しか取り得ない）と示唆した。
• 1905年：プランクの考えを真剣に検討した数少ない科学者の一人であるアルバート・アインシュタインは、粒子のように振る舞う光の量子（光子）を提案した。アインシュタインの他の理論は、質量とエネルギーの等価性、光子の波動粒子双対性、等価原理、および特殊相対性理論を説明しています。
• 1909年: ハンス・ガイガーとアーネスト・マースデンは、アーネスト・ラザフォードの指導の下、アルファ粒子を金箔上に送り、大きな散乱角を観察し、原子内部に小さくて高密度で正に帯電した原子核が存在することを示唆した。
• 1911年: アーネスト・ラザフォードは、ハンス・ガイガーとアーネスト・マースデンが行ったアルファ散乱実験の結果、原子核が存在すると結論づけた。
• 1913年:ニールス・ボーアが量子仮説に基づいて原子構造理論を構築。
• 1919年: アーネスト・ラザフォードが陽子の存在を証明。
• 1921年:ジェームス・チャドウィックとES・ビーラーは、非常に強力な力（強いと呼ばれる）が原子核を保持していると結論づけた。
• 1923年:アーサー・コンプトンがX線の量子(粒子)の性質を発見し、光子が粒子であることを確認した。
• 1924年：ルイ・ド・ブロイが物質の波動特性を提案。
• 1925年:ヴォルフガング・パウリが原子内の電子の排除原理を定式化。 W. Bothe と H. Geiger は、原子過程ではエネルギーと質量が保存されることを実証しました。
• 1926:エルヴィン・シュレディンガーが、ボーソンの量子系の挙動を記述する波力学を開発。 Max Born は、量子力学の確率論的な解釈を提供します。 GN ルイスは、光の量子にフォトンという名前を提案しました。
• 1927年：β崩壊の発見。
• 1928年: ディラックが電子の相対論的波動方程式を提案。
• 1930: W. パウリがニュートリノの存在を示唆。
• 1930年: 素粒子には、電子、陽子、中性子（原子核内）、β崩壊のニュートリノ、光子、電磁場の量子が含まれます。
• 1931年: e ⁺陽電子の発見 (アンダーソン)。ディラックは、陽電子も彼の方程式で記述できることに気づきました。
• 1932年：中性子nの発見（ジェームズ・チャドウィック）。
• 1933/1934: β 崩壊のフェルミ理論 (弱い相互作用): 例: n → p + e ⁻ + ￣ν _e 。
• 1935年:湯川秀樹の中間子に関する仮説:核力は巨大な粒子である中間子の交換によるもの。
• 1937年：μレプトン（ミューオン）の発見。当初は湯川中間子として誤って解釈されていましたが、ミューオンは「透過性」が強すぎることが判明しました。
• 1938:バリオン数保存の法則の声明。
• 1946/1947: 荷電中間子 π±、パイオンの発見 (セシル・フランク・パウエル)。 μ は、プロセス π ⁺ → μ ⁺ + ν _μによって生成されます。
• 1946/50: 電磁気学の量子理論 (QED) (ファインマン、シュウィンガー、朝永)。
• 1948年: π ⁺の人工生成。
• 1949: K ⁺の発見。
• 1950年: 中性パイオン、π ⁰ → γ + γ の発見。
• 1951年:ニューヨーク州ブルックヘブンで「V」イベントが発見される。 「異様に」長い平均寿命と新たな量子数の「異様さ」を持つ粒子K ⁰とΛ。
• 1952年：Δ（核子の励起状態）の発見。
• 1954: ヤンとミルズが非アーベルゲージ理論を提案。
• 1955: 反陽子 ￣p の発見 (チェンバレンとセグレ)。
• 1956: リーとヤンは、弱い力が P (パリティ) の違反を引き起こす可能性があることを示唆しました。
• 1956年: ウーとアンバーにより^60個のCo原子におけるP違反を発見。
• 1960/1970: 数百の「素」粒子 (ρ、ω、K ^∗ 、Δ、Ξ、…) の発見
• 1961:マレー・ゲルマンがSU(3) 8 分割パスを提案。
• 1962: ν _μと ν _eの発見。
• 1964: u、d、s クォークの存在が提案される (Gell-mann と Zweig)。
• 1964年: cクォークが提案される。
• 1964: Cronin、Fitch、Christianson、Turlay による系 K ⁰ − ￣K ⁰の CP 違反の発見。
• 1965: 色の量子数が提案される: 観測されたすべての粒子は中性色です。
• 1967: シェルドン・グラショー＝サラム＝ワインバーグが電磁力と弱い力の統合を提案。ヒッグスの存在の予言。
• 1968-69: SLAC が核子の点構造を検出。
• 1973: QCD: 着色された粒子間の強い相互作用の理論。グルーオンの存在の予測。
• 1973: 漸近的自由が仮定される。
• 1974: 米国のスタンフォード大学とブルックヘブン大学で J/ψ と魅力的なクォーク c が発見されました。
• 1976: 3 番目の荷電レプトン τ ⁻の発見。
• 1976年：D ⁰の発見とクォークの存在の確認 c．
• 1978年: 米国フェルミ研究所で5番目のクォーク、底部bを発見。
• 1979年: ハンブルクのDESYでグルーオンを発見。
• 1983: CERN で Z ⁰と W ^±を発見。
• 1990: LEP (CERN) での測定は、「軽い」ニュートリノ (m < 45 GeV) の数が 3 に制限されていることを示唆しています。
• 1995年: 米国フェルミ研究所で6番目のクォーク、トップtを発見。
• 1998年: 日本のスーパーカミオカンデで巨大ニュートリノの証拠。

素粒子の分類

導入

素粒子は、その性質に応じてさまざまなサブカテゴリーに分類できます。

レプトン、ハドロン、クォーク

レプトン

レプトン (質量が比較的小さいことからこの名前が付けられました) は、次の特性によって特徴付けられます。

1. これらは強く相互作用しない粒子です (強い相互作用はありません)。

2. それらは整数の電荷 (電子の電荷の倍数) を運びます。

3. これらは「弱い」電荷を持っており、弱く相互作用するダブレットと呼ばれるペアにグループ化できます。

4. 彼らはフェルミ・ディラック統計に従う。これらはフェルミオンです。レプトンの既知の 3 つのファミリーまたは世代は次のとおりです。

• _ええ
• μνμ
• _τντ

ハドロン

ハドロンは次の特性によって特徴付けられます。

1. これらは強く相互作用する粒子です (「残留」強い相互作用の影響を受けます)。

2. それらは整数の電荷 (電子の電荷の倍数) を運びます。

3. 相互作用が弱い。

4. クォークでできています。

実際、ハドロンは基本粒子ではなく、クォークの束縛状態です。私たちはそのうち 200 個以上を観察しています。ハドロン自体は 2 つのグループに分類できます。1 つは量子数 (バリオン数) に関連付けられるバリオン、もう 1 つはハドロン間の強い相互作用を担う中間子です。最も頻繁に観察されるハドロンは次のとおりです (スピン1/2 バリオン、スピン 1/2 中間子、およびスピン 3/2 バリオン)。

• p：プロトン

• n:中性子

• π+、π0、π-: ポーン

• ρ+、ρ0、ρ−: ρ 中間子

• Λ: ラムダ

• K+、K0、￣K0、K−: K 中間子

クオーク

クォークは核物質を形成する基本的な粒子です。

1. それらは強く相互作用します（強い相互作用の影響を受けます）

2. それらは部分的な電荷を運びます。

3. これらは弱い電荷を持ち、弱く相互作用する二重項を形成します。

4. これらはまた、有色電荷 (色) と関連付けられており、強力な相互作用三重項を形成します。

クォークには 6 つのタイプまたはフレーバーがあります (トップ クォークの存在は 1995 年に確認されました): アップ クォーク、ダウン クォーク、ストレンジ クォーク、チャームド クォーク、ボトム クォーク (歴史的理由からビューティー クォークとも呼ばれます)、およびトップ クォークです。レプトンと同様に、それらは質量を除いて炭素コピーであるダブレットに分類できます。

Q = 2/3	Q = −1/3
う（上）	d(ダウン)
c(チャーム)	す(変)
t(トップ)	b(下)

一般的に言えば、クォークとレプトンの族には関連性があると考えられています。それぞれ3つずつあります。ただし、現時点では、対称性の議論のみがこの主張をサポートしているようです。

三つの家族の存在

すべての素粒子は 3 つの族に分類できます。この 3 という数字は、標準モデルの基本パラメータです。これら 3 つのファミリーを以下にまとめます。

ボソンとフェルミオン

量子力学では、粒子の固有角運動量、スピンの概念が導入されます。スピンは h/4π の倍数の値を取ることができます。また、パーティクルが適用される統計のタイプも決定されます。

• ボソン

ボソンは整数のスピンを持つ粒子です (

)、これはボース・アインシュタイン統計に従います。つまり、指数 1 と 2 で指定される 2 つの同一のボーソン系は、交換粒子Ψ ₁₂の下で対称な波動関数によって記述されます。 ₂₁

• フェルミオン

フェルミオンは半整数スピンを持つ粒子です (

) これはフェルミ・ディラック統計に従います。つまり、指数 1 と 2 で指定される 2 つの同一フェルミオンの系は、粒子の交換のもとで反対称となる波動関数によって記述されます: Ψ _{12 21}

粒子と反粒子

反粒子の概念は、1928 年にポール ディラックによって提案されました。ディラックは、彼の名前を冠した方程式の特定の解を反粒子として解釈しました。関連するソリューションは、時間を逆方向に伝播する粒子、または粒子の海の穴として解釈できます。

反粒子は次のような特徴があります。

• 関連する粒子とは反対の電荷数と量子数
• 対応する粒子と同じ質量と寿命

反粒子の存在は、1933 年にアンダーソンによって陽電子 (電子の反粒子) の発見により確認されました。光子や Z ⁰ボソンなど、すべての電荷がゼロである特定の粒子は、それ自身の反粒子です。慣例により、反粒子は上の棒で示されます。

インタラクションとフィールド

古典力学と場の量子理論では、相互作用を記述する際のアプローチが異なります。

• 古典力学では次のようになります。

パーティクル 1 によってパーティクル 2 の位置に生成されるフィールド。パーティクル 2 は、このフィールドの値と相互作用します。

• 場の量子論では次のようになります。

この相互作用は量子の交換として解釈されます。交換は量子数の保存則と 4 倍の運動量に従います。 4 倍パルスは、ハイゼンベルクの不確定性原理の範囲内の波動方程式に従います。

\hbar” > と \hbar” >

過渡状態は仮想と呼ばれます。たとえば、仮想光子は p ² ≠ 0 のような 4 倍の運動量を持つことができます。

電磁相互作用

電磁相互作用は次の特性によって特徴付けられます。

• 荷電粒子が関与する
• 結合定数α =e/4π
• 典型的な平均相互作用時間および/または寿命は約^10-20秒。
• 典型的な有効断面積〜 10 ^-33 m ² ;
• 光子交換 (γ);
• m _γ = 0、したがって範囲 R = ∞。

弱い相互作用

弱い相互作用の主な症状は次のとおりです。

1. 中性子β崩壊、例: n → p + e− + ￣νe。

2. 反ニュートリノの捕捉。 p+ ￣νe → n + e+。

3. 純粋なハドロン反応、例: Σ の減衰は、弱いモードまたは電磁モードを通過しますが、特性は減衰モードによって異なります。低い内部。 em Σ− → n + π | {z} Σ0 → Λ + γ ΔS = 1 | ΔS{z= 0 } τ ‘ 10−10 s τ ‘ 10−19 s ここで、ΔS はストレンジネス量子数の変化、τ は相互作用の平均寿命または継続時間です。弱い相互作用は次の特性によって特徴付けられます。

• フレーバーを変化させるニュートリノまたはクォーク、つまり弱い電荷を持つ粒子が含まれます。

• 弱い結合 (陽子間): α _Fermi = G _F m ² _p /4π ≈ 10 ⁻⁶ ;

• 典型的な平均相互作用時間および/または寿命は〜10 ^-8秒。

• 有効断面積は〜10 ^-44 m ² 。

• ボソン W ^± (荷電電流) と Z ⁰ (中性電流) の交換。

• m _W = 80 GeV、したがって範囲 R = 10 ^-18 m。

電磁相互作用と弱い (電気弱) 相互作用は、Glashow-Weinberg-Salam モデル (1967) で統合されています。しかし、エネルギーが低い場合、対称性は破れ、2 つの力は別々に見えます。弱い相互作用には、弱い結合 g _Wとゲージボソン W ^±および Z ⁰の交換が含まれます。弱い反応は、次の形式の確率振幅によって特徴付けられます。

振幅 ∝ g ² _W /(q ² − M ² _W,Z )

ここで、q ^{2 は}量子交換で運ばれる 4 倍運動量の転移です。

q ² → 0 の極限では、Glashow-Weinberg-Salam 理論は、4 つの粒子が関与する相互作用が点状であり、力 G _F 、フェルミ定数である弱い相互作用に関するフェルミの理論 (1935) に帰着します。 G _F 〜= 10 ^-5 GeV ^-2 。

Glashow-Weinberg-Salam モデルは、フェルミ理論よりも繰り込み可能であるという利点があります。これは勢力（弱者と勢力）の統合の一例でもあります。

電弱相互作用

電気弱相互作用は、電磁気と弱い相互作用を統合した相互作用です。

強力な相互作用

強い相互作用は、高エネルギーのハドロン衝突でよく見られます。これには、基本的なレベルで、クォークとグルーオンの間の相互作用が含まれます。それらは、たとえば、持続時間が約 τ= 10 ^-23秒である衝突K ⁻ + p → Σ ⁰で見られます。強力な相互作用は次の特性によって特徴付けられます。

• 色付きの電荷を運ぶ粒子 (クォークおよび/またはグルーオン) が含まれます。

• 非常に強い結合: α _s 〜 1;

• 典型的な平均相互作用時間および/または寿命は〜10 ^-23秒。

• 典型的な有効断面積 〜 10 ^-30 m ² ;

• グルーオン交換。

• クォークとグルーオンの閉じ込め。

• 漸近的な自由。

• 閉じ込めにより、有効範囲は R = 10 ^-15 m になります。

重力相互作用

現在、現象学の観点から満足のいく量子重力理論は存在しませんが、超弦は有力な候補です (ただし、ループ量子重力は、重力を標準モデルの他の相互作用と統合することを提案していません)。一方、量子重力理論には次のような特徴があるはずです。

• 質量エネルギーを持ち、計量（エネルギー運動量テンソル）を変更するすべてのものを意味します。

• 亜原子レベルでの非常に弱い結合: 2 つの陽子間の典型的な結合は α _G = G _N m ² _p /4π = 4.6 × 10 ⁻⁴⁰です。

• 重力子、スピン 2 相互作用ボソンは計量の量子ゆらぎに対応します

• 重力子の質量がゼロ、重力の範囲が無限であること。

概要表

素粒子	フェルミオン	レプトン	電子
			ミュオン
			タウオン
			電子ニュートリノ
			ミューニュートリノ
			タウニックニュートリノ
		クォーク	アップクォーク
			クォークの魅力
			トップクォーク
			ダウンクォーク
			ストレンジクォーク
			クォーク底または美しさ
	ボソン	ゲージボソン	光子
			Z0
			わ、
			W +
			グルーオン
		仮想ボソン
			重力子
			ヒッグス粒子
化合物粒子（ハドロン）	バリオン (フェルミオン)	核子	中性子
			プロトン
		ハイペロン	ラムダ
			シグマ
			クシ
			オメガ
			…
		他のバリオン	デルタ
			魅惑のバリオン
			…
	中間子（ボソン）
		ポーン
		カオン
		イータ
		ロー
		ファイ
		D
		J/Ψ
		B
		ウプシロン
		…

素粒子物理学の標準モデル

素粒子分類の現状は「標準モデル」と呼ばれます。これは、ゲージボソンとして知られる媒介ボソンを使用して、強い、弱い、電磁的な基本的な力を記述します。ゲージボソンは、光子、W ^– 、W ⁺および Z ボソン、グルーオン、および重力子です。このモデルには、物質の構成要素であるクォークとレプトンである 24 個の基本粒子も含まれています。また、ヒッグス粒子として知られる、まだ観測されていないタイプの粒子の存在も予測します。

物質との主な相互作用

粒子は、その性質とエネルギーに応じて、物質と異なる相互作用をします。これらの相互作用は次のとおりです。

荷電粒子

光の粒子：電子、陽電子

• 制動放射 (制動放射線)、10 MeV を超えると支配的
• 原子による非弾性拡散（電子行列）
• 原子核による弾性拡散
• チェレンコフ放射線
• 核反応

重粒子: ミューオン、陽子、アルファ、パイオン

• 原子による非弾性拡散 (支配的なタイプの相互作用)。
• 核による弾性拡散: 粒子は核よりも軽いため、ほとんどエネルギーが伝達されません。
• チェレンコフ放射線。
• 核反応。
• 制動放射。

非荷電粒子

フォトン

軌道に沿ってエネルギーを継続的に蓄積する荷電粒子とは異なり、光子の相互作用は局所的です。光子が媒体を通過するとき、影響を受けることなく一定の距離を通過し、次の相互作用を通じて突然エネルギーを蓄積します。

• 光電効果
• コンプトン放送
• e+ e- ペアの生成
• 核反応 (寄与度が低い)

インタラクションが発生する確率は、移動距離の指数関数です。距離 x を通過した後に相互作用を受ける光子の割合は 1-e ^-µxです。ここで、µ は cm ^-1で表される吸収係数であり、異なる相互作用の吸収係数の合計です。吸収は、質量減衰係数 µ/rho によってより一般的にパラメータ化できます。 cm ² /g で表され、吸収性材料の密度とは無関係です。

中性子

• 弾性拡散
• 非弾性拡散
• 核捕獲
• 核反応: (n, 2n)、(n, α )、(n, xn)、(n,p)
• 核分裂

ニュートリノ

• 電弱相互作用 (レプトンの生成)

粒子の検出

粒子検出器は、前に説明した物質と粒子の相互作用の現象に基づいています。今日一般的に使用されているいくつかのタイプの粒子検出器の原理について詳しく説明します。

イオン化検出器

このタイプの検出器は、気体、液体、固体などのイオン化媒体を通過する荷電粒子によって堆積された電荷を測定します。それぞれに利点と用途があります。

十分なエネルギーを持つ荷電粒子は、通過する媒体内の原子から電子を除去することができます。これがイオン化プロセスです。荷電粒子の通過によってこのように生成される電子と一次イオンのペアの平均数は、ベーテ・ブロッホの公式で与えられます。 N = -d.dE/dx / W ここで、d は検出器の厚さ、W は検出器の厚さです。ペアを形成するのに必要な平均エネルギー。気体中では W は 30 eV 程度です。

イオン化検出器では、媒体は、一般に円筒形または平面形状の一対の電極によって生成される電場に浸されます。新しく生成された電子はアノードに向かって移動し、イオンはカソードに向かって移動します。所望の効果の種類に応じて、アノードは 1 本または複数の非常に細いワイヤーの形をとることができ、その近くで電場が非常に強くなり、電子が他の原子をイオン化して二次電子を生成できるまで加速されます。イオン化する原子の順番を数回連続で繰り返します。これが雪崩現象です。

電子はイオンよりも約1000倍速く、すぐにアノードに捕らえられますが、カソードに向かって流れるイオンからの電流は電極上に比較的大きな電気信号を誘導し、信号を生成するプリアンプによって直接測定されます。電子的な。

増幅器によって検出される信号はいくつかの要因に依存しますが、特に電極間に印加される電場と、ガス検出器の場合は圧力に依存します。

イオン化検出器の動作領域は次のとおりです。

• 組換え領域

電極間の電場が弱い場合、電子とイオンは生成直後に原子に再結合する可能性があります。イオン化電荷のほんの一部だけがアンプによって検出されます。

• 電離領域と​​電離箱

電場が再結合を制限するのに十分な強さになると、イオン化電荷はほぼ完全に電極に向かってドリフトします。総イオン化電荷を反映する信号が得られます。この領域で動作する検出器、たとえば液体アルゴン(Ar) チャンバーや半導体検出器 (Si、Ge) は優れたエネルギー分解能を備えており、測定信号はすでに堆積電荷にかなり比例しています (良好な直線性)。検出器では電荷の増幅が行われないため、信号は非常に弱く、特別な低ノイズアンプが必要です。

• 比例領域

電場が十分に強い場合 (E ~ 10 ⁴ V/cm)、電子は電場によって加速され、二次イオン化を生成するのに十分なエネルギーを獲得します。単位長さあたりの二次イオン化の確率 (a) は所定の電場に対して一定であるため、イオン化の総数は初期イオン化の数に比例します: N = N ₀ e ^αd 。乗算係数は M = e ^αd = 10 ⁴ ～ 10 ⁸で与えられます。ガスはアバランシェ中に大きな増倍率を提供するため、比例領域で動作する検出器は一般にガス検出器です。比例チャンバーの利点は、低ノイズ電子機器を必要としないことです。これらはエネルギー測定に使用できますが、増幅プロセスの変動により精度が低くなり、倍率はいくつかの環境要因 (電圧、温度など) に依存します。比例チャンバーの最も重要な用途は、マルチワイヤ比例チャンバー(MWPC) やドリフト チャンバーなどの位置測定です。ドリフトチャンバーは、粒子がガス中でほとんどエネルギーを失うことがないため、熱量計の前のトレーサーとして理想的です。ガス室の利点には、陽極ワイヤの数が比較的少ないこと、50 μm 程度の良好な空間分解能、大面積の検出器を可能にする簡単な構造が含まれます。

• ガイガー地域

電場が十分に強い場合、一次電子は他の原子を非常に早くイオン化することができ、非常に激しい雪崩が発生します。さらに、原子の非励起により、その過程で多数の光子が生成されます。これらの光子は、電界が最も強いアノードワイヤに沿って、光電効果によってイオン化なだれを引き起こします。これらの雪崩は、ガス内で放電を発生させるほど強力で、音が聞こえるほど強力です。これがガイガーカウンターの原理です。放電は、アノード周囲の正イオンのシースによって形成された空間電荷が周囲の電場を十分に遮蔽し、増倍プロセスを継続できなくなる場合にのみ中断されます。この間、イオンがアノードから十分に遠くまで移動するまで、検出器は一次イオン化に対して感度を失います。これがガイガーカウンターのデッドタイムの​​起源です。

放電では、アノード電流は飽和します。したがって、信号の振幅は一次電荷から独立しています。ガイガーカウンターは粒子のエネルギーを測定することはできませんが、低エネルギーであっても通過する粒子の数をカウントするために使用されます。これは放射能測定に役立ちます。測定可能な最大レートはデッドタイムによって制限されます。

• 放電領域

ガイガー領域を超えて磁場を増加させると、放電が継続します。この領域にある場合、検出器は役に立ちません。

シンチレーション検出器

一部の透明媒体は、荷電粒子 (蛍光) によって励起された後、少量の非励起光を放出します。これらの光子の少なくとも一部に対応する波長範囲で媒体が透明であれば、これらの光子は感光性デバイスによって検出できます。この透明性の条件を満たすさまざまな環境があります。

• 有機シンチレーター（プラスチック、液体、結晶）

それらの蛍光メカニズムは、分子の励起状態に関連しています。シンチレーションはエレクトロに基づいています