Forschungseinrichtungen
- Stanford Linear Accelerator Center - SLAC
Der SLAC (Stanford
Linear Accelerator Center) befindet sich auf dem Stanford Campus. Der SLAC beschleunigt
Elektronen und Positronen auf eine Energie von 50 GeV.
Das neueste Projekt
in Zusammenarbeit mit den Lawrence Berkeley und Lawrence Livermore National
Laboratories, ist die Konstruktion des PEP-II. PEP-II wird aus zwei
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Beschleunigerringen bestehen.
Zu den wichtigsten
Entdeckungen, die am SLAC gemacht wurden, zählen:
- 1968: Entdeckung
der Quarks als Bauteile der Nukleonen
- 1974: Messergebnisse
beweisen die Existenz des Charm-Quarks
- 1976: Das t-Lepton
wurde durch Versuche am SPEAR entdeckt
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Die Beschleuniger
des SLAC und ihre Verwendungszwecke
Bild links: SLAC, San Francisco
LINAC
1966
wurde der 3 km lange Linearbeschleuniger in Betrieb genommen. Damals wurden
Elektronen auf eine Energie von 20 GeV beschleunigt. Anfänglich wurden
die
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Elektronen auf feste Targets geschossen. Heute wird der LINAC als Vorbeschleuniger
für den PEP-Speicherring
verwendet und erreicht Energien von 50 GeV.
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ESA - End Station
A
Zwischen
1966 und 1972 wurden am ESA nur Experimente mit festen Targets durchgeführt,
die zur Untersuchung der inneren Struktur der Neutronen und Protonen dienten.
Für diese Arbeit wurde den Physikern Jerome Friedman, Henry Kendall
und Richard Taylor 1990 der Nobelpreis verliehen.
Mit Hilfe eines polarisierten
Elektronenstrahls wurden ab 1970 weitere Experimente durchgeführt, die
neue Ergebnisse über den Aufbau der Materie liefern sollten.
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SPEAR
SPEAR
war der Nachfolger des ersten Elektron-Elektron-Colliders in Stanford.
1972 waren die Bauarbeiten für den Ring mit 80 m Durchmesser abgeschlossen.
Im SPEAR wurden Elektronen mit Positronen bei einer Schwerpunktsenergie
von 4 GeV zur Kollision gebracht. 1974 wurde hier das Charm Quark und 1976
das t-Lepton
entdeckt.
Seit 1990 dient der
SPEAR nur noch zur Erzeugung von Synchrotronstrahlung , die in weiteren
Experimenten genutzt wird.
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PEP II
Der
PEP Speicherring wurde 1980 fertiggestellt und hat einen Durchmesser von
800 m. Bei der Kollision von Elektronen und Protonen werden Schwerpunktsenergien
von bis zu 30 GeV erreicht. Die Experimente am PEP dienen zur Untersuchung
der Lebensdauer der Elementarteilchen und der Erforschung der Quarks.
PEP wird jetzt zu
PEP-II umgebaut, um als asymmetrischer Kreisbeschleuinger zu dienen. In
den zwei Beschleunigungs- ringen werden Elektronen auf 9 GeV und Positronen
auf 3,1 GeV beschleunigt.
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SLC - Stanford Linear
Collider
Der
SLC wurde 1989 an den LINAC angebaut und beschleunigt Elektronen und Positronen
auf eine Energie von je 50 GeV. Diese Energie ist nötig, um die schweren
Z0 Bosonen zu erzeugen. Die durch den LINAC
erzeugten Positronen und Elektronen werden in zwei kleine Speicherringe
geleitet und zum Kollisionspunkt geführt. Am Kollisionspunkt ist der
SLD (SLC Large Detector) aufgebaut, um die Ereignisse aufzuzeichnen.
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Bild links: SLAC, San Francisco
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NLCTA - Next Linear
Collider Test Accelerator
Der
NLCTA ist ein kleiner Beschleunigerprototyp. Hier werden neuartige Klystronröhren
zur Beschleunigung verwendet. Um die Ausdehnung der Teilchenbündel
zu verkleinern, werden höhere Beschleunigungsfrequenzen benutzt. So
kann die Apparatur, durch die die Teilchen fliegen, verkleinert
werden.
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FFTB - Final Focus
Testbeam
Der
FFTB wurde 1993 gebaut. Der FFTB erforscht die Faktoren, die die Grenzen
von Größe und Stabilität eines Teilchenstrahls bei einer
Teilchenkollision bestimmen. Hier versucht man durch neuartige Magnetkonstruktionen
die Teilchenstrahlgröße zu reduzieren.
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Auswahl aus Experimenten des SLAC
SLD - SLC Large
Detector
Da
am SLAC ein polarisierter Elektronenstrahl verwendet wird, können
am SLD besonders gut die Teilchensorten unterschieden werden, die bei der
Kollision erzeugt werden. Longitudinal polarisierte Elektronen reagieren
mit unpolarisierten Positronen und erzeugen dabei polarisierte Z-Bosonen.
Durch Untersuchungen an diesen entstandenen Teilchen, können Rückschlüsse
auf die elektroschwache Wechselwirkung gemacht werden.
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Bild links: SLAC, San Francisco
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BABAR
Um
die PEP-II Einrichtung zu erweitern, wird Mitte 1999 der BABAR-Detektor in Betrieb genommen. Der Detektor besteht aus einem
Halbleiterdetektor, Driftkammer, elektromagnetischem Kalorimeter und Ablenkmagneten.
Der BABAR Detektor soll die Flugbahnen der B-Mesonen detektieren. Außerdem
sollen Energie, Impuls und Art der Teilchen bestimmt werden, die beim Zerfall der B-Mesonen entstehen. Wegen der großen zu erwartenden Datenrate werden im Bereich
der Datenverarbeitung völlig neue Wege beschritten
(siehe hierzu
).
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Bild links: Physikalische Blätter 5/99
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