거리와 시간을 함께 재기
이동 속도를 구하려면 시간만 알아서는 부족하고 실제 지나간 경로의 길이도 필요하다. 경로가 1미터이고 이동 시간이 10나노초라면 평균 속도는 초당 1억 미터다. 충돌 지점에서 검출기까지의 직선 거리와 굽은 입자 궤적의 길이가 항상 같지는 않다.
시간의 출발점
검출기에 도착한 시각은 출발 시각과 비교해야 비행시간이 된다. 같은 도착 시각이라도 사건이 시작한 시간이 다르면 비행시간은 다를 수 있다. 시간 기준을 맞추는 일과 검출기에서 짧은 펄스를 읽는 일은 모두 측정에 중요하다.
입자의 종류를 식별하기
속도 정보에 운동량을 더하면 질량을 추정할 수 있다. 따라서 TOF 측정은 다른 추적 검출기의 정보와 결합하여 입자 식별에 사용된다. 시간 신호 하나가 곧바로 입자의 이름을 출력하는 구조라고 생각하면 실제 분석 과정을 놓치게 된다.
ALICE의 구현 사례
ALICE 실험의 TOF는 여러 기체 간극을 둔 저항판 검출기인 MRPC를 사용한다. 빠른 하전 입자의 도착 시각을 측정하여 입자 식별을 보완한다. 플라스틱 섬광체로 빛을 만든 뒤 읽는 방식과는 검출 재료와 신호 형성 구조가 다르다.