Speicherring
Ein Speicherring ist ein ringförmiges Vakuumgefäß, das innerhalb eines Ringmagneten angeordnet ist und zur Speicherung von hochenergetischen elektrisch geladenen Elementarteilchen dient.Die Teilchen werden sehr hoch beschleunigt und stehen dann in zwei gegeneinander gerichteten Teilchenstrahlen für Kollisionsexperimente zur Verfügung. Auf diese Weise kann die gesamte kinetische Energie in Masse umgewandelt werden.
Speicherringe benötigen stabile Teilchen, wie Protonen, Antiprotonen oder Elektronen.
Man kann mit Hilfe von Speicherringen auch Synchrotronstrahlung erzeugen.
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DESY steht für Deutsches Elektronen-Synchrotron und wurde Ende 1959 in einem eigenen Staatsvertrag in Hamburg gegründet. In der Nähe Hamburgs existieren seit längerem zwei Ringsynchrotrone HERA und PETRA. Sie sollen an einen geplanten, 33 km (!) langen Linear-Teilchenbeschleuniger namens TESLA angebunden werden, der in einem annähernd horizontalen Tunnel knapp unter der Erdoberfläche verlaufen soll. Die Genauigkeitsanforderungen an die Vermessung und Herstellung sind bei solchen Bauwerken so hoch, dass die Geodäten schon für die Planungsphase neue Meßsysteme entwickeln mussten.
An HERA, dem größeren Ringsynchrotron, forschen heute mehrere internationale Forschergruppen. Sie entwickeln, bauen und betreiben in langjähriger gemeinsamer Arbeit komplexe Messgeräte von teilweise riesigen Ausmaßen und werten enorme Datenmengen aus. In den 60er Jahren des 20. Jahrhunderts wurde das Forschungsprogramm von DESY um den Schwerpunkt Synchrotronstrahlung erweitert. Im Hamburger Synchrotronlabor HASYLAB ermöglicht diese Strahlung heute eine Vielzahl von Experimenten in der Atom- und Festkörperphysik, Chemie, Geologie, Materialforschung, Molekularbiologie und Medizin.
Speicherring-Standorte
Speicherringe finden sich
DESY-Beschleuniger und HERA bei Hamburg
Teilchenbeschleuniger HERA
Die große Hadron-Elektron-Ring-Anlage HERA ist seit 1992 im Forschungsbetrieb. HERA ist der erste und einzige Speicherring, bei dem beide Arten von Materieteilchen miteinander kollidieren: Protonen und Elektronen (bzw. ihre Antiteilchen, die Positronen). HERA besteht aus zwei ringförmigen, jeweils 6,3 Kilometer langen Beschleunigern in einem unterirdischen Tunnel.
Der eine beschleunigt Elektronen auf eine Energie von 27,5 Giga-Elektronenvolt, der andere Protonen auf eine Energie von 920 Giga-Elektronenvolt. (Wenn ein Elektron die Spannung von 1 Volt durchfliegt, hat es die Energie von 1 Elektronenvolt. "Giga" steht für 1 Milliarde). Stundenlang kreisen Elektronen und Protonen in entgegengesetzter Richtung im Hochvakuum der beiden Ringe. Sie sind dabei fast so schnell wie das Licht, durchfliegen also etwa 47 000-mal in der Sekunde ihren Rundkurs.Die HERA-Experimente
Am HERA-Speicherring gibt es vier große unterirdische Hallen - in jeder Himmelsrichtung eine. Sieben Stockwerke tief unter der Erde stehen hier die Detektoren, mit denen die kleinsten Bausteine der Materie untersucht werden.
1992 gingen die ersten zwei Experimente in Betrieb: H1 in der HERA-Halle Nord und ZEUS im Süden. Beide Experimente untersuchen die hoch energetischen Zusammenstöße von Elektronen und Protonen, die Aufschluss über das Innenleben des Protons geben. In der Halle Ost steht seit 1995 das Experiment HERMES, das den Elektronenstrahl von HERA benutzt, um dem Spin (dem Eigendrehimpuls) des Protons auf die Spur zu kommen. Im Westen der Anlage nutzte HERA-B von 1999 bis Februar 2003 den Protonenstrahl des Speicherrings.