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9. Beispiele einiger Events an einem Groß-Detektor
Da Großdetektoren mit den oben aufgeführten Subdetektoren während einer Kollision einige Millionen Daten registrieren, muss ein Computer diese Datenmenge erfassen. Er sortiert die Daten vor und zeichnet die interessierenden Teilchenbahnen und -zerfälle auf, oder er hält Spuren fest, die vom erwarteten Verhalten abweichen.
Proton-Antiproton Kollisionen

Das oben stehende Bild ist eine Computer-Rekonstruktion einer Proton-Antiproton-Kollision, wobei dann ein Elektron-Positron-Paar sowie einige andere Teilchen entstehen. Bei diesem speziellen Bild handelt es sich um eines der ersten entdeckten Z-Austauschteilchen der schwachen Kraft, das durch Vernichtung eines Quarks im Proton mit einem Antiquark im Antiproton entstand, und anschließend in ein Elektron-Positron Paar zerfiel. Die Überreste des Protons und Antiprotons fliegen vorwiegend entlang der ursprünglichen Flugrichtung weiter. Um die beiden Elektronen zu finden, muß man zunächst einmal versuchen, jede Spur im Ereignis, wie oben erklärt, zu identifizieren. Noch einmal zur Wiederholung:

In der Spurkammer sind Teilchen nur nachweisbar wenn sie elektrisch geladen sind.
Jedes geladene Teilchen und auch Photonen hinterlassen Energie im elektromagnetischen Kalorimeter.
Elektronen und Photonen bleiben immer im elektromagnetischen Kalorimeter "stecken": sie hinterlassen dort alle ihre Energie.
Alle anderen Teilchen stoßen meist noch bis in das hadronische Kalorimeter vor
Nur Myonen erreichen die Myon Kammern.

Dies wollen wir nun für die einfacheren Elektron Positron Kollisionen anwenden, und mit einem Quiz: Ereignisidentifikation abschliessen.

Elektron-Positron Kollisionen:
Wenn bei einer e⁺e^--Kollision eine Paarvernichtung stattfindet, so bildet sich zunächst ein Austauschteilchen (Photon oder Z Teilchen). Treffen dabei Elektron und Positron mit gleicher Energie in entgegengesetzter Richtung aufeinander, so entsteht das Austauschteilchen in Ruhe (mit Impuls = 0) und besitzt die Summe der beiden Energien. Entspricht diese "Schwerpunkts - Energie" genau der Masse des Z Teilchens (91.2 GeV/c²), so wird dieses besonders häufig erzeugt. Wenn es durch Paarerzeugung zerfällt, muss die Summe der Impulse der Zerfallsprodukte wieder Null sein. Auf diese Weise kann festgestellt werden, ob alle Teilchen gefunden wurden.
1.) Ein Beispiel für die Erzeugung eines Elektron-Positron-Paares.
Die zwei Teilchen im Bild links unten sind geladen, da sie Spuren in der Spurkammer hinterlassen. Man findet eine unterschiedliche Krümmungsrichtung der Spuren, also hat ihre Ladung unterschiedliche Vorzeichen. Sie geben ihre Energie im elektromagnetischen Kalorimeter komplett ab. Eine genaue Messung ergibt, dass ihre Spuren im Magnetfeld gleichstark gekrümmt sind, d.h. ihre Impulse gleich, aber entgegengesetzt sind.
	Man hat es hier mit folgender Teilchenreaktion zu tun:
Zusammenfassend gilt:
Zwei geladene Reaktionsprodukte, die ihre gesamte Energie im elektromagnetischen Kalorimeter hinterlassen und deren Impulse entgegengesetzt sind, identifizieren wir als Elektron-Positron-Paar.
2.) Ein Beispiel für die Erzeugung eines Myon-Antimyon-Paares.
Die zwei geladenen Teilchen des nächsten Bildes geben ihre Energie im elektromagnetischen Kalorimeter nicht nennenswert ab. Wegen der Krümmung der Spur im Magnetfeld schließt man auf Teilchen mit entgegengesetzter Ladung. Im hadronischen Kalorimeter und in der Myon-Kammer hinterlassen diese Teilchen ebenfalls eine Spur. Es handelt sich um Myonen.
	Man hat es also mit folgender Teilchenreaktion zu tun:
Zusammenfassend gilt:
Geladene Reaktionsprodukte, die im elektromagnetischen und im hadronischen Kalorimeter lediglich Ionisationsspuren hinterlassen und bei denen die Myon-Kammern ansprechen, identifizieren wir als Myonen bzw. Antimyonen.
3.) Ein Beispiel für die Erzeugung von Tauonen.
Hier sind zwei sichtbare Teilchen entstanden. Aus der Impulsmessung der gegenüberliegenden Teilchenspuren erkennt man, dass auf beiden Seiten noch ein Energiebetrag fehlt. Es müssen also weitere nicht nachweisbare Teilchen (Neutrinos) entstanden sein. Mißt man die sichtbaren Spuren sehr genau, so findet man, dass sie nicht exakt vom e⁺e^- Wechselwirkungspunkt stammen können, weil ihre Verlängerung ein klein wenig (weniger als eine Haaresbreite) daran vorbeizielt. Tatsächlich ist es hier so, dass zwei ursprünglich produzierte Teilchen nach weniger als 1 mm Flugstrecke in andere Teilchen zerfallen sind. Dabei sind rechts ein Elektron und zwei Neutrinos und links ein Myon und zwei Neutrinos entstanden.

Die ursprünglichen Teilchen können keine Quarks sein, da keine Jets (siehe unten) entstanden sind. Ebenso war rechts ursprünglich höchstwahrscheinlich kein Myon, da dessen Lebensdauer für einen Zerfall in ein Elektron nach 1 mm viel zu lange ist.
Man nennt die hier produzierten Teilchen Tauonen, die massereicheren Partner von Elektronen und Myonen. Aus vielen Experimenten weiß man, daß sich diese neuen Teilchen auch Leptonen sind. Sie wiegen ca. doppelt so viel wie ein Proton, haben ganzzahlige elektrische Ladung, entstehen in Prozessen der schwachen und elektromagnetischen Wechselwirkung, und haben vielfältige Möglichkeiten zu zerfallen. Im obigen Beipiel tun sie es so:

4.) Ein Beispiel für die Erzeugung eines Quark-Antiquark-Paares.
Im Bild unten gibt es zwei Gruppen von Teilchenspuren, die sich in zwei Richtungen bewegen, sogenannte Jets. Die ursprünglich produzierten Teilchen, sogenannte Quarks, bilden diese Jets aus Hadronen, da sie nicht als freie Teilchen existieren.
	Folgende Teilchenreaktion ist links dargestellt:
Im allgemeinen rekonstruiert man nicht die einzelnen Teilchen eines Jets, kann aber aus der Gesamtladung und der Gesamtenergie eines Jets wichtige Schlüsse ziehen. Durch Summieren wird die Energie des Jets ermittelt. Diese entspricht der Energie des ursprünglichen Teilchens.
Zusammenfassend gilt:
*Treten zwei Jets auf, so identifiziert man die primären Reaktionsprodukte als ein Quark-Antiquark-Paar.*
5.) Ein Beispiel für die Erzeugung eines Gluons plus eines Quark-Antiquark-Paares .
Das Bild zeigt drei Jets. Der dritte Jet stammt nicht aus der ursprünglichen Paarbildung. Eines der Quarks hat hier ein Gluon, das Austauschteilchen der starken Wechselwirkung, abgestrahlt. Diese ist für den Zusammenhalt der Nukleonen im Atomkern verantwortlich. Es gibt also auch Gluon-Jets.
	Es liegt folgende Teilchenreaktion vor:
Zusammenfassend gilt:
Treten drei Jets auf, so identifiziert man die primären Reaktionsprodukte als ein Quark und ein Antiquark, von denen eines ein Gluon abgestrahlt hat.
Zum Abschluss des experimentellen Teils ein kleines Quiz: Ereignisidentifikation , zum Test, ob sie alles verstanden haben.