Kernphysik

SS 2013, HHU Duesseldorf, Prof. Dr. Thomas Heinzel
Vorlesung: Kern- und Elementarteilchenphysik, inoffizielle Mitschrift
by: Christian Krause, Matr. 1956616 4 EXPERIMENTELLE TECHNIKEN
• keine relativistischen Korrekturen nötig
• funktioniert für viele Teilchenarten bei identischen Paramtern (gleichzeitige
Beschleunigung mehrerer Teilchenarten)
Limitierung durch Größe des Magneten
E max
!
= 30GeV für e − : B(r c ) = 1T → r c ≈ 100m technisch nicht machbar
3. Vermeide B-Feld-Problem durch linear angeordnete Beschleunigungs-Strecke →
Linearbeschleuniger: Nachteil: groß
Konzept: Hintereinanderschaltung mehrerer Beschleunigungs-Strecken: Metallröhren, werden
von Ladungen axial durchflogen
• innerhalb Röhre: kein ⃗ E-Feld
• beim Austritt: ⃗ E-Feld zwischen Röhren beschleunigt ⇒ während des Durchflugs:
Umpolen!
⇒ Länge der Röhren wächst mit Abstand von Quelle an
Variante: Wanderwellen-Röhre
4. Synchrotron:
Problem: Linearbeschleuniger → sehr gross
Zyklotrons → Fläche B-Feld auf wenige m 2 begrenzt
→ ∆ Linear-Beschleunigerelemente in Kombination it lokalen B-Feldern
→ Ring: Synchrotron: ⃗p T eilchen steigt ⇒ B-Feld muss zur Beschleunigung synchron
hochgefahren werden.
typisch: Vorbeschleunigung im Linearbeschleuniger auf z.B. 0,99 c ≈ 500 MeV
→ weitere Beschleunigung im Ring auf (1 − 10 −4 )c bis (1 − 10 −6 )c
Einkopplung (Auskopplung): Ablenkkondensatoren
Synchrotronstrahlung: kollimierte, kohärente, abstimmbare Röntgenstrahlung. Wichtig für z.B.:
• Röntgen-Holographie
• Kristallstruktur-Analyse
• kohärentes “Röntgen“
Grösstes Synchrotron: LHC (Large Hadron Collider)
CERN (Conseil Europeen de la Recherche Nucléaire)
Ring: Umfang 27km, ≈ 100m unter Erde
Zwei Gegenläufige Protonenstrahlen: E max (Protonen) geplant 7Tev = 7000 GeV, derzeit 3,5
Seite 31