Motivation - Prof. Dr. Oliver Kester

Kreisbeschleuniger und Speicherringe
Vorlesung
Prof. Dr. Oliver Kester, Prof. Dr. Jürgen Struckmeier,
Privatdozent Dr. Peter Hülsmann
Freitag 14 Uhr c.t.
Sommersemester 2012
O. Kester, 13.04.2012, 1
Was ist ein
„Teilchenbeschleuniger“?
Die kann man in
ebay kaufen!
Dies nicht!
O. Kester, 13.04.2012, 2
Beschleunigung von geladenen Teilchen
Mit einem elektrischen Feld
Elektronen
Elektronen
O. Kester, 13.04.2012, 3
Beispiel: Elektrostatischer
Beschleuniger
Fernsehröhre
Fernsehröhre
☺
☺
☺
+
-
O. Kester, 13.04.2012, 4
Kreisbeschleuniger: Das Zyklotron
mv 2
= qvB
r
v
q
= ωc = B
r
m
Zyklotron
Zyklotron Frequenz
Frequenz
O. Kester, 13.04.2012, 5
Typisches Zyklotron
Konstantes Magnetfeld und HF-Frequenz
Die Strahlenergie ist durch relativistische
Effekte limitiert
lsolsoZyklotron
Zyklotron
O. Kester, 13.04.2012, 6
TRIUMF K500 Cyclotron
Größtes
Größtes
Zyklotron
Zyklotron
der
der Welt:
Welt:
TRIUMF,
TRIUMF,
Vancouver
Vancouver
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Das Synchrotron
Magnetfeld
Magnetfeld und
und HFHFFrequenz
Frequenz werden
werden
synchron
synchron zur
zur
Teilchenenergie
Teilchenenergie
verändert.
verändert.
Magnete
Magnete
mv 2
= qvB
r
O. Kester, 13.04.2012, 8
Typisches Synchrotron
O. Kester, 13.04.2012, 9
500 MeV-Synchrotron (Uni Bonn)
O. Kester, 13.04.2012, 10
Extreme Beispiele für Synchrotrons
oder Speicherringe
Kleinster
Kleinster Kreisbeschleuniger
Kreisbeschleuniger
PALLAS
PALLAS (LMU
(LMU München)
München)
Bild Pallas
Größter
Größter Speicherring
Speicherring
LHC
LHC am
am CERN
CERN in
in Genf
Genf
Energie
Energie im
im Strahl
Strahl entspricht
entspricht
80
80 kg
kg TNT
TNT
http:\\www.cern.ch
http:\\www.cern.ch
O. Kester, 13.04.2012, 11
Beispiel für Magnete:
Ablenkmagnet
mv 2
ρ
= qvB
⇒
mv p
B⋅ρ =
=
q
q
O. Kester, 13.04.2012, 12
Resonante Kavität
"pill
"pill box
box cavity"
cavity"
Hohlraum-resonator
Hohlraum-resonator
== resonant
resonant cavity
cavity
Uo
L
C
Rp
st
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Strahlemittanz
x
3
x'
x′ =
px
pz
px
pz
x
2
1
z
z
x'
xo'
xo'
xo
z
-xo
xo
-xo
x
1
x'
-xo'
-xo'
2
x'
3
x'
x'
-xo'
xo'
xo
x
z
-xo
xo'
-xo
xo
x
-xo'
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Resonanzen und Raumladung
(Strahlstabilität)
-dN/N
Measurements
Anzahl
Anzahl der
der
transversalen
transversalen
Oszillationen
Oszillationen pro
pro Umlauf
Umlauf
== tune
tune Q
Q(x,y)
(x,y)
G. Franchetti et al., GSI-Acc-Note-2005-02-001
O. Kester, 13.04.2012, 15
Tumortherapie
O. Kester, 13.04.2012, 16
GSI Helmholtzzentrum für
Schwerionenforschung
O. Kester, 13.04.2012, 17
Die Zukunft: Facility for Antiproton
and Ion research – FAIR
O. Kester, 13.04.2012, 18