Experiment A2 – Reelle Photonen

Unter dem Schlagwort reelle Photonen sind Experimente zusammengefasst, die einen sekundären Photonenstrahl zur Untersuchung von Atomkernen, Kernbausteinen und weiteren
stark wechselwirkenden Teilchen (Hadronen) verwenden.

Die räumliche Ausdehnung des Protons wie auch anderer Hadronen ist durch die Reichweite der starken Wechselwirkung auf etwas 1 Femtometer (1fm = 10^-15 m) beschränkt.
Dies ist mehr als 100000 Mal kleiner als die typische Größe von Atomen. Die Energie elektromagnetischer Strahlung, mit der sich ein Proton anregen lässt, muss daher auch etwa
100000 Mal größer sein als die sichtbaren Lichts, das zur Untersuchung atomarer oder molekularer Strukturen verwendet werden kann.

Photonenstrahlen mit derart hohen Energien lassen sich an MAMI durch Bremsstrahlung erzeugen. Dies geschieht an einer speziellen Anlage, an der sich die Energie der erzeugten Photonen auf wenige Promille genau bestimmen lässt (Tagging- oder Energiemarkierungsanlage).

Absorbiert ein Proton ein derart hochenergetisches Photon, so werden in Folge neue stark wechselwirkende Teilchen erzeugt. Das Kräftespiel dieser Prozesse im Detail zu verstehen, ist das Hauptziel der Experimente.

Ein hermetisches Detektorsystem erlaubt es, praktisch alle Teilchen nachzuweisen, die in diesen Reaktionen entstehen. Zentrale Komponenten sind der Crystal-Ball und der
der TAPS Detektor ergänzt durch weiteren Elemente, die eine Identifikation und Spurverfolgung geladener Teilchen ermöglichen.

Ausstattung und Forschungsfragen

Die A2 Kollaboration betreibt eine Anlage zur Energiemarkierung ("Tagging") von hochenergetischer Bremsstrahlung an MAMI. Es stehen intensive (10^5/MeV) linear oder zirkular polarisierte Photonenstrahlen im Energiebereich von 180-1500 MeV mit einer Energieauflösung von \deltaE = 2-4 MeV zur Untersuchung photoinduzierter Reaktionen an Nukleonen und Kernen zur Verfügung.

Zur Zeit und in den kommenden Jahren werden alle Experimente mit einem Detektorsystem durchgeführt, in dessen Zentrum der Crystal-Ball, ein Kalorimeter aus 672 Natriumjodid-Kristallen, steht. Zusammen mit dem TAPS-Vorwärts-Detektor (352 Bariumfluorid-Kristalle) und weiteren Elementen, die eine Identifikation und Spurverfolgung geladener Teilchen erlauben, wird nahezu der vollständige Raumwinkel von Detektoren mit exzellenter Energie- und Winkelauflösung abgedeckt.

Im Jahr 2009 wird ein polarisierbares Festkörpertarget ("Frozen-Spin" Prinzip) und ein ebenfalls polarisierbares 3Helium Gastarget verwendet, um neuartige Präzisionsexperimente
an spinpolarisierten Protonen und Neutronen durchzuführen.

Die wesentlichen Forschungsbereiche umfassen:

1.) Chirale Dynamik der starken Wechselwirkung an Erzeugungsschwellen für Mesonen und in Zerfällen von eta und eta' Mesonen

3.) Polarisierbarkeiten von Nukleon und Pion

2.) Eigenschaften und Natur der ersten Anregungen des Nukleons

4.) Materieverteilung in Kernen

5.) Suche nach der Brechung fundamentaler Symmetrien in Meson Zerfällen

Weitere Informationen finden Sie auf der Homepage der A2-Kollaboration