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Teilchenbeschleuniger

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by

Alex Lehleiter

on 14 July 2015

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Transcript of Teilchenbeschleuniger

Teilchenbeschleuniger
GFS Alexander Lehleiter
Linearbeschleuniger
Inneres der Driftröhren Feldfrei

Beschleunigung nur im Spalt

Röhren werden länger für einheitliche Frequenz
Linearbeschleuniger
Erstmals 1930 von Rolf Wideröe

Stanford Linear Accelerator Center
Länge von 3 Kilometern

Energie bis ca. 1 MeV

Verstärkung durch supraleitende Resonatren
Linearbeschleuniger
Beschleunigung durch E-Feld
Linearbeschleuniger
Vorteil:
• Keine Ablenkmagneten nötig
• Keine Synchrotronstrahlung

Nachteil:
• Beschleunigungsstrecke und damit maximale Energie bzw. Geschwindigkeit ist begrenzt
Zyklotron
Relativistische Massenzunahme

Max. 0,1*Lichtgeschwindigkeit

Max. kin. Energie Elektron: 2,56 keV

Max. kin. Energie Proton: 4,70 MeV
Zyklotron
Umlaufdauer:

Lorentzkraft = Zentripetalkraft

F L = F Z
q*v*B = (m*v^2)/r
q*B = m*v/r v= ds/dt = 2*pi*r/dt
q*B = (m*2πr)/(r*Δt)
q*B = (m*2π)/Δt
dt = 2πm/(q*B)


Duanten von Magnetfeld durchsetzt
Wechselspannung
Ablenkung aufgrund Lorentzkraft

Zyklotron
Zyklotron
Vorteile:
• sehr klein
• preiswert
• mit konstantem B-Feld und konstanter Frequenz betreibbar

Nachteile:
• Umlaufdauer nicht für relativistische Geschwindigkeiten konstant
• erreichbare Energien sehr begrenzt, besonders bei Elektronen


Hohe kinetische Energie
Einzelne Abschnitte:
Beschleunigung, Ablenkung, Fokussierung
Ein- und Austritt
Magnetfeld synchron zur Geschwindigkeit
Synchrotron
Aufrechterhalten der Geschwindigkeit
Teilchenstrahlen gegenläufig
Kollisionspunkt mit Detektor
Speicherring
Synchrotron
Strahlung:
Teilchen erzeugen bei Ablenkung Stahlung
Verwendung Materialprüfung, Strahlentherapie

Vorteile:
• Beschleunigungsstrecke kann mehrfach durchlaufen werden
• Sehr hohe Teilchenenergien möglich

Nachteile:
• Energieverlust durch Synchrotronstrahlung



Europäische Organisation für Kernforschung
Gegründet 1954
3200 Mitarbeiter
21 Mitgliedstaaten
WorldWideWeb
CERN
Large Hadron Collider
Start 2008
Größter Beschleuniger
Energie bis 13 TeV
Protonen und Blei-Kerne
4 Detektoren
2012 Entdeckung des
Higgs-Boson

Video :)
Elektronenvolt
Energie, die ein Elektron besitzt, nachdem es Beschleunigungsspannung U = 1 V beschleunigt wurde

dE Kin = U*Q

dE Kin = Z*e*U

Klein gegenüber MAßstab
Verhalte als Ganzes

Elementarteilchen:
kleinsten Teile
Standardmodell
Teilchen
Vielen Dank für ihre Aufmerksamkeit
Fragen?
Teilchenbeschleuniger
Gerade bzw. Rund

Vorraussetzung Vakuum

Target bzw. gegenläufige Strahle

Erste Beschleuniger schon 1930

Verwendung: Physik, Industrie, Medizin
Gliederung
Grundlagen
Teilchenbeschleuniger
Linearbeschleuniger
Zyklotron
Synchrotron
CERN
LHC
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