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Speicherring
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Die Teilchen werden zuerst in einem Teilchenbeschleuniger sehr hoch beschleunigt und stehen dann im Speicherring in zwei gegeneinander gerichteten Strahlen für Kollisionsexperimente zur Verfügung. Auf diese Weise kann, anders als beim Beschuss eines feststehenden Targets, die gesamte kinetische Energie in Masse umgewandelt werden, denn es wird keine kinetische Energie für eine Weiterbewegung des Schwerpunkts des Teilchensystems benötigt (siehe Kinematik).
Speicherringe benötigen stabile Teilchen, wie Protonen, Antiprotonen oder Elektronen.
Man kann mit Hilfe von Elektronenspeicherringen auch Synchrotronstrahlung erzeugen. Dazu werden besondere Bauteile eingebaut, die sogenannten Wiggler bzw. Undulatoren, mithilfe derer das Teilchen auf der Geraden in eine Wellenlinie und damit zum Abgeben der Strahlung gebracht wird.
Physikalische Grundlagen
Durch die Lorentzkraft wird ein sich mit der Geschwindigkeit Parser-Fehler (Das temporäre Verzeichnis für mathematische Formeln kann nicht angelegt oder beschrieben werden.): v
bewegendes geladenes Teilchen der Masse m und Ladung q in einem magnetischen Feld auf eine Kreisbahn mit Radius r gezwungen. Setzt man Lorentzkraft Parser-Fehler (Das temporäre Verzeichnis für mathematische Formeln kann nicht angelegt oder beschrieben werden.): \vec{F}_L = q \cdot \vec{v} \times \vec{B}
und Zentrifugalkraft Parser-Fehler (Das temporäre Verzeichnis für mathematische Formeln kann nicht angelegt oder beschrieben werden.): F_Z = \frac{m\vec{v}^2}{r}
gleich, kann man die resultierende Gleichung nach Parser-Fehler (Das temporäre Verzeichnis für mathematische Formeln kann nicht angelegt oder beschrieben werden.): r
auflösen und den Durchmesser des Kreises bestimmen, auf dem sich die Teilchen bei gegebenem Magnetfeld Parser-Fehler (Das temporäre Verzeichnis für mathematische Formeln kann nicht angelegt oder beschrieben werden.): \vec{B}
bewegen. Auch durch elektrische Felder können Teilchen abgelenkt werden. In einem Speicherring werden schnelle elektrisch geladene Teilchen (z. B. Elektronen) durch magnetische und elektrische Felder auf einer in sich geschlossenen Bahn gehalten und so gespeichert.
Speicherring-Standorte
Speicherringe finden sich
- am CERN bei Genf
- LEP - Large Electron Positron Storage Ring (Umfang: 27 km, höchste erreichte Schwerpunktsenergie: 209 GeV, Betrieb bis 2000)
- LHC - Large Hadron Collider (Umfang: 27 km, Schwerpunktsenergie: 14 TeV, Inbetriebnahme voraussichtlich 2007)
- auf dem Gelände der WISTA in Berlin
- Berliner Elektronenspeicherring-Gesellschaft für Synchrotronstrahlung (BESSY) (Umfang 240 m, Energie 1,7 GeV)
- Willy-Wien-Laboratorium der Physikalisch-Technische Bundesanstalt (PTB) (in Bau, Umfang 48 m, Energie 200 - 600 MeV)
- an der Universität Dortmund
- DELTA - Dortmunder Elektronen Speicherring Anlage (110,5 m)
- am Deutsches Elektronen-Synchrotron (DESY) in Hamburg
- am Fermi National Accelerator Laboratory (Fermilab) bei Chicago
- Tevatron - Proton-Antiproton-Beschleuniger (Umfang: 6,3 km, Schwerpunktsenergie: 1,96 TeV, Betrieb seit 1983)
- an der Gesellschaft für Schwerionenforschung (GSI) in Darmstadt
- ESR
- am Max-Planck-Institut für Kernphysik (MPIK) in Heidelberg
- TSR
- am Stanford Linear Accelerator Center (SLAC) an der Stanford-Universität
Siehe auch
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