Beschleuniger und Speicherringe - Kreisbeschleuniger Die Experimente zur Untersuchung von Teilchen und ihren Wechselwirkungen benötigten Mitte der 40er Jahre Teilchenenergien, die mit den Zyklotron bzw. dem Betatron nicht mehr zu erreichen waren. Aus diesem Grund wurde das Synchrotron entwickelt, dessen Prinzip 1945 fast gleichzeitig von Edwin Mattison McMillan an der Universität von Kalifornien und von Vladimir Iosifovich Veksler in der Sowjetunion beschrieben wurde. Synchrotron Edwin Mattison McMillan baute 1945 das erste 320-MeV-Elektronen-Synchro- tron an der Universität von Kalifornien. Ab dem Ende der 50er Jahre wurden eine ganze Reihe von Synchrotrons weltweit errichtet. Funktionsweise des Synchrotron Der Bahndurchmesser der beschleunigten Teilchen wurde für die geforderten Teilchenenergien so groß, dass ein einzelner Magnet nicht mehr ausreichte, um das Ablenkfeld zu erzeugen. Man verwendete daher viele kompakte Ablenkmagnete , die in einer kreisförmigen Anordnung aufgestellt sind und den Strahl auf einer geschlossenen Bahn halten. Zwischen den Magneten bleibt genügend Platz für eine oder mehrere Beschleunigungstrecken . Die Teilchenbahn (idealer Orbit) ist somit durch den Aufbau fest vorgegeben. Damit die Teilchen diesen idealen Orbit durchfliegen, werden zusätzliche Fokussierungsmagnete eingebaut. Da die Teilchenbahn örtlich fest vorgegeben ist, wird während der Beschleunigung die Magnetfeldstärke synchron (Synchrotron) mit der Teilchenenergie erhöht. Da das Synchrotron nicht bei beliebig kleiner Strahlenergie arbeiten kann, muss der Teilchenstrahl zuerst in einem Vorbeschleuniger (z.B. LINAC ) beschleunigt werden. Dann kann er bei minimalem Magnetfeld in das Synchrotron injiziert werden. Dafür verwendet man einen Injektionsmagnet (Kickermagnet ), der durch einen kurzen magnetischen "Kick" die Teilchen auf die Synchrotronkreisbahn lenkt. Während des Beschleunigungsvorgangs wird die Magnetfeldstärke der Ablenkmagnete entsprechend der Teilchenenergie erhöht. Ist die Endenergie erreicht, können die Teilchen durch einen sehr schnell gepulsten Ejektionsmagneten (Kickermagnet ) ausgelenkt werden. Danach werden die Teilchen zu den Experimenten geleitet. In der Videosequenz sieht man ein aufeinanderfolgendes Paar von Quadrupol- und Dipolmagnet des HERA-Rings. Die Magnetspulen (dicke gelbe Leitungen) sind besonders gut zu erkennen. Mausklick in linke Abbildung startet Video