Delta-Elektron

Definition und Entstehung

Delta-Elektronen, auch Deltastrahlung genannt, sind Elektronen, die beim Durchgang ionisierender Strahlung durch Materie aus der Atomhülle herausgelöst werden und vergleichsweise große kinetische Energie besitzen. Sie sind damit eine Sekundärstrahlung, also Strahlung, die erst durch die Wechselwirkung der ursprünglichen Strahlung mit Materie entsteht. Die Bezeichnung „Delta Ray“ stammt von Joseph John Thomson.

Energieübertragung

Der mittlere Energieverlust eines Teilchens pro zurückgelegter Wegstrecke in Materie wird mit der Bethe-Bloch-Formel beschrieben. Der tatsächliche Energieverlust ist jedoch nicht immer gleich groß: Er fluktuiert um diesen Mittelwert und folgt einer Landauverteilung. Diese Verteilung besitzt einen langen Ausläufer zu großen Energien. Deshalb kann ein Hüllenelektron in seltenen Fällen besonders viel Energie erhalten – deutlich mehr als der wahrscheinlichste oder der mittlere Energieübertrag. Ein so energiereiches herausgelöstes Elektron ist ein Delta-Elektron.

Bedeutung für Spuren und Detektoren

Delta-Elektronen können weitere Atome ionisieren, weil ihre Energie dafür ausreicht. Dadurch können sie beispielsweise in Nebelkammern sichtbare Spuren erzeugen.

Für Teilchendetektoren haben sie zwei wichtige Folgen:

• Wegen ihrer großen Energie tragen sie erheblich zu Fluktuationen bei Energiemessungen bei.
• In Spurdetektoren verschlechtern sie die Ortsauflösung. Sie erzeugen durch Ionisation des Detektormaterials zusätzliche Signale in der Nähe der ursprünglichen Teilchenspur.

Die Zahl der pro Wegstrecke ausgelösten Delta-Elektronen kann als Maß für Ladung und Geschwindigkeit hochenergetischer Teilchen dienen, etwa bei kosmischer Strahlung oder in Beschleunigerexperimenten.