Die Größe einer Detektorenstelle und wie sie aufgebaut ist.Ein Teilchenbeschleuniger ist ein Gerät, um geladene Teilchen (Elementarteilchen, ionisierte Atome und Moleküle) auf hohe Geschwindigkeiten zu bringen. Dabei kann bei einem guten Beschleuniger annähernd Lichtgeschwindigkeit erreicht werden. Mit ihnen erforscht man z.B. die Wechselwirkungen zwischen den Teilchen. Auch ein Fernseher ist ein Beschleuniger, wenn auch ein sehr schwacher.
Allgemein: Um ein geladenes Teilchen auf höhere Energien zu bringen, braucht man mehrere elektrische Felder in Wechselspannung, sodass das geladene Teilchen in eine Richtung beschleunigt wird. Dabei müssen Frequenz des Wechselstroms und der Abstand der elektrischen Felder aufeinander abgestimmt sein.
Der Ringbeschleuniger: Um nicht allzu lange Beschleuniger zu bauen, kann man sie auch zyklisch bauen. Dafür braucht man jedoch Magnete, damit die Teilchen wegen ihrer Trägheit nicht die Innenwand berhren. Ein Problem bei dieser Bauweise ist, dass geladene Teilchen, die sich kreisfrmig bewegen, ein Teil ihrer Energie als Strahlung abgeben (Synkrotronstrahlung). Die schnellen Teilchen lassen Forscher dann entweder auf ein festes Ziel oder aufeinander prallen, wobei meistens Masse in Energie umgewandelt wird. Aus dieser knnen dann in Sekundenbruchteilen neue Teilchen entstehen, die ansonsten auf der Erde nicht existieren. Diese werden dann von groen Detektoren um die Kollisionsstelle registriert und ausgewertet.
Die Größe einer Detektorenstelle und wie sie aufgebaut ist.
Es fing mit elektrostatischen Geräten mit Hilfe eines von Van de Graaf-Generators oder einem Cockcroft-Walton-Generator an, bei denen Teilchen durch Hochspannung auf einige MeV gebracht wurden. 1932 wurde damit die erste Kernzertrümmerung herbeigeführt. Jedoch wollten sie noch höhere Energien erreichen. 1929 schlug Rolf Wideröe vor, hochfrequente Wechselfelder mit Elektroden zur Beschleunigung zu benutzen. Seine Idee wurde noch ein wenig abgeändert und dann 1930 in Barkeley als Kreisring verwirklicht, womit sich schon Energien bis zu 100 MeV erzeugen ließen. Als man dann 1950 statt Elektroden veränderliche Magnetfelder für Induktion benutzte, erreichte wieder einmal ein neuer Rekord die Öffentlichkeit: 300MeV. Doch die Geräte waren zu klein, um noch höhere Energien zu erreichen, und so baute man Ring- und Linearbeschleuniger in Tunneln.
So lang sind die Tunnel heute.
Diese haben veschiedene Vor- und Nachteile. Zum Beispiel verliert ein Lineartunnel keine Energie durch Synkrotronstrahlung, bei der Ringform allerdings können die Teilchen bei jedem Umlauf neu beschleunigt werden. Mit diesen Ringbeschleunigern konnten nun schon 6 GeV herbeigeführt werden, womit man fast Lichtgeschwindigkeit erreichte. 1960 entwickelten Ernest Courant, Livingston und Hartland Snyder in den USA (und unabhängig vorher Nicholas Christofilos) eine Stabilisierung der Teilchenbahnen (Fokussierung) und am Cern wurden 30 GeV geknackt. Der bisher längste Beschleuniger in Betrieb ist der LEP, mit dem man jedoch nicht über 104 GeV kam. Jedoch wollte man die Terra-Grenze knacken, wozu wieder auf lineare Beschleuniger zurückgegriffen wurde. Nun wird viel von dem kürzlich fertiggestellten, jedoch noch nicht in Betrieb genommenen LHC (Large Hadron Collider) erwartet.
Man unterteilt die verschieden Beschleuniger in die
geradlinige Beschleunigung :
Linearbeschleuniger
Van-de-Graaff-Beschleuniger
Tandembeschleuniger
Cockcroft-Walton-Generator
Dynamitron
Kielfeld-Beschleuniger
zyklische Beschleunigung (Beschleunigung auf einer ringfrmig geschlossenen, spiralartigen oder rosettenfrmigen Bahn):
Betatron
Zyklotron
Mikrotron
Synchrotron
Speicherring
Rhodotron
Teilchenbeschleuniger haben den Vorteil, dass sie alle Teilchen künstlich herstellen können, sodass man genug Forschungsmaterial hat. Jedoch sind sie auch sehr teuer (Der LHC kostete 3 000 000 000 € plus Nebenkosten). Deshalb sucht man natürlich auch nach anderen Möglichkeiten, die billiger sind. Ein Beispiel dafür ist unser Quarknet-Detektor, der die Lichtblitze misst, die beim Durchqueren der Myonen durch Materie durch den Cherenkov-Effekt entstehen.
Quellen:
-http://www.weltderphysik.de/_img/article_large/beschleuniger_Ring_Skizze_Gedreht.jpg bis 12:00 am 28. Juli
-http://diepresse.com/images/uploads//2/c/a/451274/u_Teilchenbeschleuniger_LHC.jpg um 11:45 am 28. Juli
-http://p3.focus.de/img/gen/F/0/HBF0l7rO_Pxgen_r_467xA.jpg um 11:45 am 28. Juli
-http://de.wikipedia.org/wiki/Large_Hadron_Collider#Kosten
um 11:45 am 28. Juli
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