Techniklexikon

Elektronenkühlung

Kernphysik, Ende der sechziger Jahre in Nowosibirsk entwickelte Methode, um Protonen, Antiprotonen oder allgemein Ionen in einem Speicherring eine einheitliche Sollgeschwindigkeit aufzuprägen. Unter Kühlung werden Vorgänge bezeichnet, welche die Ionen möglichst exakt auf Betrag und Richtung der Sollgeschwindigkeit bringen. In einem mit dieser Sollgeschwindigkeit bewegten Kordinatensystem erscheinen die abweichenden Geschwindigkeiten der einzelnen Ionen als unregelmässige Bewegung, die mit einer Temperatur charakterisiert werden können. Werden die Abweichungen von der Sollgeschwindigkeit kleiner, sinkt die Temperatur des Ionenstrahls. Dazu wird dem Ionenstrahl auf einer Strecke von etwa zwei Metern ein paralleler Strahl von Elektronen mit wohl definierter Geschwindigkeit überlagert. Jedes im Speicherring zirkulierende Ion tauscht dann mehr als eine Million Mal pro Sekunde seine Energie mit dem Elektronenstrahl aus und erhält so in Bruchteilen einer Sekunde exakt die Geschwindigkeit des Elektronenstrahls. Gleichzeitig verringert sich der Durchmesser des Ionenstrahls auf wenige Millimeter, und seine Divergenz wird drastisch reduziert. Als Ergebnis dieser Kühlung kreist im Ultrahochvakuum des Speicherrings für viele Minuten bis Stunden ein für die Experimente geforderter energiescharfer brillanter Ionenstrahl.

Der Ionenstrahl kann auch über eine andere Methode, die stochastische Kühlung, gekühlt werden.