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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. 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. Donald William Kerst

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 Mehr Informationen zu den Ablenkmagneten, Fokussierungsmagneten Mehr Informationen zu den Fokussierungsmagneten und Beschleunigungsstrecken Mehr Informationen zu den 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.
Prinzipieller Aufbau eines Speicherrings

Um den Kollisionspunkt ist der Großdetektor Informationen über Großdetektoren 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 Informationen über Synchrotronstrahlung erfahren und der kompensiert werden muss.
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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