22 Mikrokosmos - Streuexperimente
Ruhendes Target
Prallen rasch bewegte Teilchen auf ein ruhendes Ziel (Target), so steht nur ein kleiner Teil der Bewegungsenergie für das Experiment zur Verfügung. Ein großer Teil geht als Bewegungsenergie an das ruhende Target verloren. Für der Streuexperiment stehen beispielsweise 29 GeV zur Verfügung (vgl. Abbildung).
Typisch für die Anordnung der Detektoren ist, dass die bei der Streuung entstehenden Teilchen vorwiegend hinter dem Target auftreten ("Vorwärtsstreuung").
Berechne die Wellenlänge der Teilchen aus ihrer Kollisionsenergie:
Kollisionsexperiment
Bei der Kollision zweier gegenläufiger Teilchenstrahlen steht die gesamte Energie für den Streuprozess zur Verfügung. So ergeben zwei Teilchenstrahlen mit der Energie von je 7 TeV eine Gesamtenergie von 14 TeV (LHC, ab 2007).
Typisch für Kollisionsexperimente ist, dass die Streuprodukte in allen Richtungen vom Kollisionspunkt ausgehen. Detektoren werden daher rund um den Kollisionspunkt aufgebaut.
Berechne die Wellenlänge der Teilchen aus ihrer Kollisionsenergie mit dem obigen Formularund vergleiche! Um wieviel steigt das Auflösungsvermögen, wenn die Kollisionsenergie 10-, 100-, 1000- mal so groß wird?
Historische Streuexperimente
Verwende die folgende Liste als Stichwortregister; schlage in Fachbüchern, Lexika oder im Internet nach!
| Experiment | Zeit | Beschreibung | Entdeckung |
|---|---|---|---|
| Rutherford | 1911 | α-Teilchen werden an Goldfolie gestreut | Atomkern |
| Hofstadter | 1956 | Elektronen | Ladungsverteilung in Nukleonen (Proton, Neutron) |
| SLAC, Standford Linear Accelerator Center | ab 1962 | Elektronen | 1970 - Quarks, 1995 - Tau-Lepton, Tau-Neutrino |
| ISR, Intersecting Storage Rings | 1972, CERN | Protonen | Eigenschaften der Quarks |
| DESY, Deutsches Elektronen Synchrotron | ab 1970 | Elektronen, Positronen | Erzeugung von Hadronen-Jets, Experimente DORIS (Doppel-Ring-Speicher), PETRA (Positron-Elektron-Tandem-Ring-Anlage), HERA (Hadron-Elektron-Ring-Anlage), FLASH (Freie-Elektronen-Laser in Hamburg) |
| FNAL, Fermi National Accelerator Laboratory (Fermilab) | ab 1968 | Protonen | 1977 - Bottom-Quark, 1995 - Top-Quark (Tevatron), 2000 - Tau-Neutrino |
| SPS, Super Proton Synchrotron | zB 1983, CERN | Protonen, Antiprotonen | Entdeckung der W- und Z-Bosonen |
| LEP, Large Electron-Positron Collider | 1989 - 2000, CERN | Elektronen und Positronen. Vier große Experimente - ALEPH, Delphi, L3, OPAL | Standardmodell (3 Teilchenfamilien), Masse der W- und Z-Bosonen, Anzeigen für Higgs-Boson. |
| RHIC, Relativistic Heavy Ion Collider | ab 1999 | Protonen | Quark-Gluonen-Plasma |
| LHC, Large Hadron Collider | ab 2007 | Protonen | ALICE - Quark-Gluon-Plasma, ATALS und CMS - Higgs-Boson |
Recherchiere zu den einzelnen Experimenten!
Weblinks
Die hier angeführten Weblinks sind nur ein kleiner Ausschnitt. Wertvolle Artikel liest du auch im Online-Lexikon WikiPedia!
- www.cern.ch - CERN, europäisches Kernforschungszentrum
- www.slac.standford.edu - SLAC, Stanford Linear Accelerator Center
- www.desy.de - DESY, Deutsches Elektronen-Synchrotron
- www.fnal.gov - FNAL, Fermi National Accelerator Laboratory / Fermilab
- CERN:LHC (Large Hadron Collider, englisch)
- CERN:Mikrocosm (Ausstellung "Mikrokosmos", englisch)