Techniklexikon

Elektron-Positron-Speicherring

TeilchenphysikKernphysik, e⁺e^--Speicherring, ringförmige Beschleunigeranlage, in deren Vakuumröhre Elektronen und Positronen gleichzeitig, aber gegensinnig laufen, um in geeigneten Wechselwirkungszonen miteinander zur Kollision gebracht zu werden. Ausgenutzt wird dabei, dass in Magnetfeldern B im Uhrzeigersinn umlaufende Elektronen mit der Ladung e dieselbe Kraft F erfahren wie die im Gegensinn kreisenden Positronen:

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Daher kann man für beide Strahlen dieselbe Magnetstruktur und dieselbe Vakuumkammer benutzen.

Der Elektron-Positron-Speicherring besteht aus zwei mit Ablenk- und Fokussierungsmagneten bestückten Halbbögen, die durch längere gerade Strecken getrennt sind, in deren Mitte jeweils ein Kollisionspunkt (auch Wechselwirkungspunkt genannt) der umlaufenden Teilchenstrahlen liegt. Jeder dieser Kollisionspunkte ist von einem entsprechend der physikalischen Aufgabe konzipierten Teilchendetektor umgeben.

Im Vergleich zu Beschleunigern, in denen der Strahl auf ein ruhendes Target trifft, liegen die Vorteile von Speicherringen in der hohen Schwerpunktsenergie. Um eine Schwerpunktsenergie von 60 GeV zu erreichen, müsste ein Festtarget-Beschleuniger eine Strahlenergie von 2 TeV aufweisen. Ein Nachteil der Speicherringe sind die geringen Stossraten, die allerdings dazu führen, dass sich die Strahlen mehrere Stunden speichern lassen. Zudem können nur stabile Teilchen verwendet werden, wie Protonen, Elektronen und deren Antiteilchen. Der grösste e⁺e^--Speicherring ist der des LEP am CERN mit einem Umfang von etwa 27 km.

Elektron-Positron-Speicherring: Schematischer Aufbau.