Beschleuniger
und Speicherringe - Kreisbeschleuniger
Speicherring
Die Idee, Teilchen
in einem Kreis- beschleuniger bei konstanter Energie möglichst lange
ohne große Intensitätsverluste umlaufen zu lassen, sie auf diese Weise also zu speichern,
wurde schon 1943 von Rudolf Kollath, Bruno Touschek und Rolf Wideröe
geäußert. Es dauerte aber noch 12 Jahre, bis Donald W. Kerst
1955 und kurz darauf auch Gerry O'Neill detailliertere Vorschläge
zum Bau eines dazu geeigneten Beschleunigers machten. Ab 1958 wurden in
Stanford und in Moskau Pläne für den Bau derartiger Anlagen ausgearbeitet.
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Im eigentlichen Sinne ist ein Speicherring kein Beschleuniger, denn die Teilchenenergie und -geschwindigkeit werden
konstant gehalten. Im Sprachgebrauch wird hierauf aber oft nicht geachtet. Der Zweck eines Speicherings ist es, einen möglichst intensiven
Teilchenstrahl durch das ständige Hinzufügen neuer Teilchen zu den bereits im Speicherring vorhandenen zu erzeugen und den Strahl
ohne nennenswerte Verluste viele Stunden umlaufen zu lassen.
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Aufbau und Funktionsweise eines
Speicherrings
In rechter Skizze ist der prinzipielle Aufbau eines Elektronen-Positronen- Speicherrings
dargestellt. An diesem soll die Funktionsweise des Speicherrings erklärt
werden.
Der Speicherring besteht
aus den gleichen Komponenten wie das Synchrotron, d.h. aus Ablenkmagneten ,
Fokussierungsmagneten
und Beschleunigungsstrecken .
Es gibt zwei Injektionspunkte, an denen jeweils Elektronen und Positronen in den Speicherring geleitet werden.
Diese können auf Grund ihrer entgegengesetzten Ladung aber identischen Masse dieselbe
Magnetstruktur in entgegengesetzter Richtung durchlaufen.
Vor dem Kollisionspunkt sind spezielle Fokussierungsmagnete
installiert, um die Trefferwahrscheinlichkeit zu erhöhen.
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Um den Kollisionspunkt
ist der Großdetektor
gebaut,
er nimmt verschiedenste Daten der entstandenen Teilchen auf.
Trotz der konstanten
Teilchenenergie benötigen auch Speicherringe Beschleunigungsstrecken. Der
Grund hierfür ist der Energieverlust, den die Teilchen bei der Ablenkung im Magnetfeld
durch Aussenden von Synchrotronstrahlung
erfahren und der kompensiert werden muss.
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Einen hohen Fluss des Teilchenstrahls
erreicht man dank des Speicherprinzips durch viele aufeinanderfolgende
Strahlinjektionen aus einem Vorbeschleuniger. So lässt sich in einem Speicherring ein Strahl aufbauen, dessen
Fluss das mehr als Hundertfache des Flusses des vom Vorbeschleuniger gelieferten Strahls beträgt.
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