Physik compact, Basiswissen 8, Schulbuch

50 Mikrokosmos 22 Teilchenbeschleuniger Moderne Beschleunigeranlagen bestehen aus einem Linearbeschleuniger (linear accelerator, LINAC) und aus einem oder mehreren Ringbeschleunigern (cir- cular accelerator) . Elektrisch geladene Teilchen (Elekt- ronen und Protonen, deren Antiteilchen oder schwere Ionen) werden im Linearbeschleuniger auf eine Ener- gie von einigen 100 MeV und anschließend in Ringbe- schleunigern auf eine Energie bis TeV beschleunigt. ImLinearbeschleuniger liegen viele Beschleunigungs- strecken geradlinig hintereinander. 22.1.2 Hochfrequenz! Die elektrischen Teilchen werden zwischen den Driftröhren beschleunigt. Das elektrische Feld wird umgepolt, während die Teilchen durch die Driftröhren iegen. Abb. 50.1 Die Driftröhren schirmen die elektrisch geladenen Teilchen vor dem elektrischen Wechselfeld ab. Die Zeit, in der die Teilchen eine Röhre durchqueren, entspricht der Zeit, mit der das elektrische Feld zwischen den Driftröhren umgepolt wird. Dazu liegt ein hochfrequentes elektrisches Wechselfeld an, welches durch ein Klystron (Hohlraumresontator) erzeugt wird. Abb. 50.2 Der Linear Collider von Stanford (SLAC) beschleu- nigte (bis 2008) Elektronen und Positronen. Die beiden Teilchen- strahlen wurden nach der Beschleunigung umgelenkt und bei einer Energie von je 50 GeV aufeinander gerichtet (Schwerpunkts- energie 91 GeV). Als Nachfolger des LHC (Abb. 51.1) ist ein Linear- beschleuniger (International Linear Collider, ILC) ist geplant. Jahr Forscher, Labors Teilchen- strahl Ergebnisse 1911 Rutherford a -Teilchen Entdeckung des Atomkerns 1956 Hofstadter Elektronen (500 MeV) Nukleonen weisen eine Ladungsver- teilung auf 1970 SLAC Elektronen (20 GeV) Entdeckung der Quarks 1972 CERN, ISR Protonen (31,5 GeV) Eigenschaften der Quarks in den Kollisionspunkten der„Intersecting Storage Rings“ ab 1970 DESY, PETRA FNAL Positronen/ Elektronen, Protonen/ Protonen Erzeugung von Hadronen-Jets, Entdeckung schwerer Teilchen 1978 SLAC, SPEAR Positronen/ Elektronen Erzeugung und Untersuchung schwerer Teilchen 1983 CERN, SPS Protonen/ Antiproto- nen (300 GeV) Entdeckung der W- und Z- Bosonen 1985 CERN, EMC Protonen (450 GeV) Untersuchung des Protonenspins 1989– 2000 CERN, LEP Positronen/ Elektronen Eigenschaften der W- und Z-Bosonen 1992– 1995 FNAL, Tevatron Protonen/ Antiproto- nen (1,8 TeV) Entdeckung des top-Quarks 1995 DESY, HERMES Elektronen/ Protonen (800 GeV) Untersuchung des Protonenspins ab 1999 SLAC, Elektronen/ Positronen Untersuchung von CP-Asymmetrien ab 1999 SLAC, RHIC Schwer- ionen Untersuchung des Quark-Gluonen- Plasmas ab 2001 CERN Suche nach Gluonenbällen ab 2005 CERN, LHC Protonen (2 x 4 TeV) Eigenschaften des Higgs-Teilchens Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv