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Linearbeschleuniger (SLAC)

Physik Referat ueber einen Teilchenbeschleuniger
by

Amirl Quader

on 7 January 2013

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Transcript of Linearbeschleuniger (SLAC)

Der Linearbeschleuniger Geschichte und Entstehung Definition - eine bestimmte Art von Teilchenbeschleuniger
- elektrisch geladene Teilchen (Elektronen, Protonen, Ionen, Positronen) werden auf einer gradlinigen, linearen Bahn beschleunigt
- Verwendung in der Medizin und der Forschung
- auch LINAC (Linear accelerator) genannt - Idee von Ernst Ising
- Erstmals gebaut 1928 von Rolf Wideröe

- Anfangs Verwendung von Gleichstrom
-> Teilchenenergie nicht hoch genug
-> Hast Du eine Idee? Rolf Wideröe - Später Verwendung von Wechselstrom Aufbau Elektronenquelle Elektronen werden aus einer Glühkathode emittiert
Vakuumröhre Driftröhren - sind hier die Elektroden
- Form: Zylinder, Röhrenartig
- Aufbau: hintereinander stehend
- In der Röhre: kein Elektrisches Feld
-> Warum? Wechselspannung Elektroden/ Driftröhren sind an verschiedene Pole angeschlossen
-> Umpolung nach Halbzeit -> wirkt wie ein Faradeyscher Käfig - Außerhalb der Röhre: elektr. Feld in Bewegungsrichtung Funktion http://www.physicsmasterclasses.org/exercises/kworkquark/de/kennenlernen/artikel.teilchen-beschleunigen-2/3/1/index.html Energieniveaus - Beschleunigung: nahezu Lichtgeschwindigkeit
- Längster LINAC: 3,2km
entspricht: 50 GeV Verwendung - Teilchenforschung (Untersuchung der entstehenden Teilchen, beim Zusammenprall zweier Teilchen)
- Entgegengesetzte Beschleunigung zweier Teilchen, Reaktionen bei Aufprall werden untersucht
- Röntgenstrahlung
- Medizin: Strahlentherapie von Krebstumoren
- Industrie: Durchstrahlungsprüfung von Bauteilen Moderne Linearbeschleuniger Positronen Linearbeschleuniger - Teilchenquelle: Elektronen aus einer Glühkathode emittiert (Pulsbetrieb)
- Beschleunigung in Runzelröhre
- Beschleunigung der Teilchen (fast Lichtgeschwindigkeit) durch elektromagnetische Wellen (Lichtgeschwindigkeit)
- Solenoidmagnete (lange zylindrische Spulen) fokussieren Elektronenstrahl
- Endenergie abhängig von der Länge des Beschleunigers - zwei Beschleunigungsstrecken
- erste entspricht Elektronen-LINAC (Elektronen: Energie von ca. 100 MeV)
- Konverter (Wolframtarget)
- Elektronen und Postronen treten aus (Engerie = 10MeV)
- zweiter LINAC
- nutzt Konverter als Positronenkathode
- elektr. Felder entgegesetzt zum ersten LINAC
-> Elektronen abgebremst, Poristronen beschleunigt
-> am Ende: ausschließlich Positronen aus POSITRONEN - Elementarteilchen
- Antiteilchen des Elektrons
- bis auf das Vorzeichen stimmt es mit der elektrischen Ladung und des magnetischen Moments in allen Eigenschaften mit dem Elektron überein SLAC Stanford Linear Accelerator Center WICHTIG:

NUR GEPULSTER TEILCHENSTROM
(nicht kontinuierlich) Geschichte - WANN? 1962: Bau des längsten und geradesten LINAC der Welt zur Bestimmung, Erforschung und Schaffung von subatomaren Teilchen
- WO? Sand Hill Road in Menlo Park, Kalifornien - auf 1.72 km^2 - 10 m unter der Erde
- WIE? 3,2 km lang - Beschleunigung von Elektronen/Positronen bis auf 50GeV
- WAS? Experimente in der Hochenergiephysik, Synchrotonstrahlung und auf den Gebieten der Physik, Chemie, Biologie und Medizin Nobelpreise 1976 - Burton Richter am SLAC
Entdeckung des J/ψ-Mesons (weist auf die Existenz des Charm-Quarks hin)
Unter Benutzung des Speicherring SPEAR
1990 - Jerome I. Friedman, Henry W. Kendall und Richard E. Taylor
Aufklärung der Quark-Struktur der Protonen und Neutronen
1995 - Martin L. Perl und Frederick Reines
Entdeckung des τ-Leptons und τ-Neutrinos Aufbau Ein Projekt: Der X-Ray Laser - Der Laser produziert sehr helle Laserstrahlen
- Erforschung der kleinen Details von Atomen und chemischen Reaktionen
- Erstellen von Stop-motion Filmen
-momentanes Ziel: Dasselbe für lebende Zellen zu machen QUELLEN -http://flexikon.doccheck.com/de/Linearbeschleuniger
-http://de.wikipedia.org/wiki/Linearbeschleuniger
-http://home.arcor.de/robert.vater/Schule/physik.htm
-http://www.roro-seiten.de/physik/lk12/bewegung_efeld/linearbeschleuniger.html
-http://www.leifiphysik.de/web_ph09_g8/umwelt_technik/02teilchenbeschl/linearbeschl.htm
-http://www.physicsmasterclasses.org/exercises/kworkquark/de/kennenlernen/artikel.teilchen-beschleunigen-2/3/1/index.html
-http://erlangen.physicsmasterclasses.org/exp_besch/exp_besch_01.html
-http://erlangen.physicsmasterclasses.org/exp_besch/exp_besch_10.html
-http://www.daviddarling.info/encyclopedia/L/linear_accelerator.html
-http://lcls.slac.stanford.edu
-http://www6.slac.stanford.edu/news/2012-12-21-lcls-top10.aspx
-http://en.wikipedia.org/wiki/SLAC_National_Accelerator_Laboratory
-http://www6.slac.stanford.edu/about/slac-overview.aspx
-http://slac50.slac.stanford.edu/nobel-winners.asp
-http://www.nobelprize.org/nobel_prizes/chemistry/laureates/2006/
Entwicklung des SLAC - 1966: Fertigstellung des Linearbeschleunigers
Er bestand aus:
240 Driftröhren
Höchstleistung: 24 MW
Energieniveau: Elektronen 20 GeV
Positronen 13 GeV
-1970: SLED (SLAC Energy Doubler) wurde hinzugefügt, (Energieniveau = 30 GeV)
- 1980: Neue Driftröhren wurden gebaut (Höchstleistung: 64 MW)
In Kombination mit dem SLED: Energieniveau = 50 GeV Ultraschnelle Laserstrahlen (ein bischen wie Blitze von einem Stroboskop) ermöglichen Stop-Motion Bilder von Molekülen und Atomen in Bewegung Der Linearbeschleuniger Ein Referat von
Anna Würfl 8.01.2013 Wie kann das elektrische Feld immer in Bewegungsrichtung sein, wenn die Driftröhren immer abwechselnd an die entgegengesetzten Pole angeschlossen sind? Warum würde der LINAC nicht funktionieren, wenn alle Drift röhren gleichlang wären?
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