Die Experimente zur Untersuchung von Teilchen und ihren Wechselwirkungen benötigten Mitte der 40er Jahre Teilchenenergien, die mitden Zyklotron bzw. dem Betatron nicht mehr zu erreichen waren. Aus diesem Grundwurde das Synchrotron entwickelt, dessen Prinzip 1945 fast gleichzeitigvon Edwin Mattison McMillan an der Universität von Kalifornien undvon
Vladimir Iosifovich Veksler in der Sowjetunion beschrieben wurde.
Synchrotron
Edwin Mattison McMillan baute 1945 das erste 320-MeV-Elektronen-Synchro- tronan der Universität von Kalifornien. Ab dem Ende der 50er Jahre wurdeneine ganze Reihe von Synchrotrons weltweit errichtet.
Funktionsweise desSynchrotron
Der Bahndurchmesser der beschleunigten Teilchen wurde für diegeforderten Teilchenenergien so groß, dass ein einzelner Magnet nicht mehr ausreichte, um das Ablenkfeld zu erzeugen.
Man verwendete daher viele kompakte Ablenkmagnete,die in einer kreisförmigen Anordnung aufgestellt sind und den Strahlauf einer geschlossenen Bahn halten.
Zwischen den Magneten bleibt genügend Platz für eine oder mehrereBeschleunigungstrecken .Die Teilchenbahn (idealer Orbit) ist somitdurch den Aufbau fest vorgegeben. Damit die Teilchen diesen idealen Orbitdurchfliegen, werden zusätzliche Fokussierungsmagneteeingebaut.
Da die Teilchenbahn örtlich fest vorgegeben ist, wird während der Beschleunigungdie Magnetfeldstärke synchron (Synchrotron) mit der Teilchenenergie erhöht.
Da das Synchrotronnicht bei beliebig kleiner Strahlenergie arbeiten kann, muss der Teilchenstrahlzuerst in einem Vorbeschleuniger (z.B. LINAC )beschleunigt werden. Dann kann er bei minimalem Magnetfeld in das Synchrotroninjiziert werden. Dafür verwendet man einen Injektionsmagnet(Kickermagnet ),der durch einen kurzen magnetischen "Kick" die Teilchen auf die Synchrotronkreisbahn lenkt.
Während des Beschleunigungsvorgangs wird die Magnetfeldstärkeder Ablenkmagnete entsprechend der Teilchenenergie erhöht. Ist dieEndenergie erreicht, können die Teilchen durch einen sehr schnellgepulsten Ejektionsmagneten (Kickermagnet )ausgelenkt werden.
Danach werden dieTeilchen zu den Experimenten geleitet.
In der Videosequenzsieht man ein aufeinanderfolgendes Paar von Quadrupol- und Dipolmagnet des HERA-Rings.Die Magnetspulen (dicke gelbe Leitungen) sind besonders gut zu erkennen.
