Hebbeker I (Fach) / Teilchenbeschleuniger (Lektion)

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• warum braucht man hohe Energie? Mikroskop (Heisenberg) Schwere Teilchen produzieren
• Vor-/ Nachteil fixed target? +: Lumi groß, da dichte targetteilchen groß -: Schwerpunktsenergie sqrt(E) klein (im Boost steckende Energie verloren)
• Vor-/Nachteil Collider +: Schwerpunktsenergie 2E -: Lumi klein
• Energie von Elektronen in Fernsehbildschirmen? 20 keV
• Photonenenergie im sichtbare Bereich 1 eV
• Vor-Nachteil e-e+ und p-p+ Collider ee: Vorteil: elementare Teilchen Nachteil: erreichbare Energie begrenzt durch Synchrotronstrahlung   pp: Vorteil: Hohe Energien Nachteil: Kompliziert da Hadronen
• Welche Kräfte und warum werden zur Beschleunigung und Ablenkung bei Collidern verwendet? Elektromagnetische (Stärke und Reichweite) Beschleunigung: elektrisch da geschlossenes Pfadintegral über MagnetLorentzkraft=0 Ablenkung magnetisch da E-Feldstärke zu hoch wäre um realisierbare B-Feldern zu entsprechen.
• Lorentzkraft F = q (E + v x B)
• Zusammenhang Krümmungsradius r, Magnetfeld B, Teilchenimpuls p r = 3.3 m p/GeV / (B/T)
• Erkläre Van de Graaff Beschleuniger Spitze Elektrode positive Ladung aufbringen, nach oben auf Hohlkugel mit Band
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• Erkläre Cockroft Walton Kaskadengenerator der aus Wechselspannung eine Gleichpsannung durch aufladen von in serie geschalteten Kondensatoren erzeugt.
• Welche Obergrenze und warum gibt es in elektrostatischen Feldern zur beschleunigung? 10 MeV Funkenüberschläge Koronabildung
• Zyklotronfrequenz omega = 1/gamma * q/m *B_z
• Was ist ein Synchrozyklotron und was ein isosyklotron? relativistsche Teilchen: Synchrozyklotron: Hochfrequenzanpassung  isosyklotron: r abh B-Feld (B_z(r)/gamma=const.)
• Maximale Energie in Zyklotron erzeugt? Protonen 1 GeV
• Microtron (prinzip, max energie) Elektronen. Energiegewinn pro Umlauf, dass Umfach der Bahn um ein ganzzahliges Vielfaches der Wellenlänge der Hochfrequenz anwächst. 1.5 GeV Mainz
• Was ist ein Betatron? Kreisbahn elektronen. Beschleunigung und Ablenkung mit Magnetfeld
• warum können Teilchen nicht von Impuls 0 in Synchrotron hochgefahren werden? störendes Erdmagnet, Remanenz
• Wie erzeugt man einen Neutrino-Strahl? Protonen auf Target-> pion, K Zerfallstunnel-> muon und neutrino-> muonabsorber (100m)
• Beispiel von Synchrotronlicht erzeugern hoher intensität und breites energiespektrum Bessy Berlin, ESRF Grenoble
• Photonenstrahl?(>10GeV) Comptonstreuung von Laserlicht an hochenergetischen elektronen
• Welche Quellen für Beschleuniger gibt es und wie erzeugt? Elektronen: Glühkatode oder Laserlist aus Photokathode. Polarisierte Leketronen aus polarisiertem Licht. Positronen: Vorbeschleunigter Elektronen mit E>100 MeV erzeugen auf Target Elektron-Positron-Schauer. Positronen durch eletromagnetische Felder selektiert. Protonen und Ionen: Ionisation eines entsprechenden Gases mittels Stößen bei hohem Druck und E-Fals oder Hochfrequenzfeldern. Antiprotonen: WW hochenergetischer Protonen (10 GeV) mit Target erzeugt. Geringe Ausbeute (10-5) Myonen/Antimyonen: Sekundär Teilchen in FixedTarget. Problem kurze Lebensdauer.
• Typische Teilchenzahl in Großbeschleuniger 10^11-10^13
• Mittlere Strahlströme 1mA-1A

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