1 / 57

TESLA : Linearbeschleuniger

TESLA : Linearbeschleuniger. e. e. Achim Stahl DESY Zeuthen. TESLA : Linearbeschleuniger. e. e. Strukturforschung. Teilchenphysik. Achim Stahl DESY Zeuthen. TESLA Beschleunigeranlage. 33 km Tunnel. 5.2 m Ø. Experimentiergelände bei Ellerhoop. Kreisbeschleuniger.

cynara
Télécharger la présentation

TESLA : Linearbeschleuniger

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. TESLA: Linearbeschleuniger e e Achim Stahl DESY Zeuthen

  2. TESLA: Linearbeschleuniger e e Strukturforschung Teilchenphysik Achim Stahl DESY Zeuthen

  3. TESLA Beschleunigeranlage

  4. 33 km Tunnel 5.2 m Ø Experimentiergelände bei Ellerhoop

  5. Kreisbeschleuniger Linearbeschleuniger (Speicherring)

  6. Kreisbeschleuniger Linearbeschleuniger (Speicherring) Wechselwirkungswahrscheinlichkeit ca. 10-19 pro e pro Kollision

  7. Kreisbeschleuniger Linearbeschleuniger (Speicherring) Wechselwirkungswahrscheinlichkeit ca. 10-19 pro e pro Kollision Kreisbeschleuni- gung Strahlungsverlust 4 p a E4 DE =--------- ---------- 3 m4 R

  8. Kreisbeschleuniger Linearbeschleuniger (Speicherring) Wechselwirkungswahrscheinlichkeit ca. 10-19 pro e pro Kollision Kreisbeschleuni- gung Kein Strahlungsverlust 500 GeV 800 GeV ? Strahlungsverlust 4 p a E4 DE =--------- ---------- 3 m4 R 209 GeV

  9. Teilchenbeschleunigung Elektrostatischer Beschleuniger Bis einige MeV

  10. Teilchenbeschleunigung Mikrowellen-Beschleuniger } 23.4 MeV / Meter  500 GeV 10 km 35. MeV / Meter  800 GeV

  11. Teilchenbeschleunigung Mögliche Verbesserungen : Höhere Feldstärken • Grenze: Feldstärken an den Oberflächen • Zusammenbruch der Supraleitung • Feldemission von Elektronen Längere Beschleunigungsstrecke Grenze: Kosten

  12. Beschleunigungsmodule: supraleitend Extreme Anforderungen • Reinheit • Rauhigkeit der Oberfläche Chemische Politur Elektropolitur

  13. Beschleunigungsgradienten 9-zellige Module Produktionsserie Einzelne Zelle Prototyp Chemische Politur Elektropolitur 23.3 +/- 2.3 MV/m ca. 35 MV/m

  14. TTF: TESLA Test Facility Aufbau eines Moduls Aus 8 9-Zellern

  15. TTF: TESLA Test Facility 22 MV/m erreicht Blick auf die Quelle entlang des Beschleunigers

  16. Teilchenphysik mit TESLA e+ e- Kollisionen Energie (c.m.) : bis 500 / 800 GeV Luminosität: 3.4 1034 cm-2 s-1 (bei 500 GeV) • - gg e-g e-e- • -TESLA – HERA • e- Nukleon • Giga Z0

  17. Auf der Suche nach dem Ursprung der Masse ~ meV 511 keV ~ 3 MeV ~ 5 MeV ~ meV 105 MeV 120 MeV 1.2 GeV ~ meV 1.8 GeV 4.2 GeV Materie (Fermionen) 175 GeV

  18. Auf der Suche nach dem Ursprung der Masse Masse 0 Masse 0 Masse 0 80.4 GeV Kräfte (Bosonen) 91.2 GeV

  19. Higgs-Mechanismus • Alle Teilchen sind masselos • Alle Teilchen erscheinen • massebehaftet, durch • Wechselwirkung mit einem • Hintergrundfeld

  20. Kräfte: Reichweite und Masse Oberfläche ~ r2  Dichte der Feldquanten ~ ---- 1 r2 1  Kraft ~ ---- r2 bei masselosen Feldquanten Coulomb-Gesetz Gravitationsgesetz

  21. Massive Photonen in der Supraleitung Meißner – Ochsenfeld Effekt : Verdrängung des Magnetfeldes aus dem Supraleiter

  22. Massive Photonen in der Supraleitung Meißner – Ochsenfeld Effekt : Verdrängung des Magnetfeldes aus dem Supraleiter

  23. Massive Photonen in der Supraleitung Meißner – Ochsenfeld Effekt : Verdrängung des Magnetfeldes aus dem Supraleiter

  24. Massive Photonen in der Supraleitung Meißner – Ochsenfeld Effekt : Verdrängung des Magnetfeldes aus dem Supraleiter Uminterpretation

  25. Massive Bosonen in der Teilchenphysik Masselose Teilchen + Wechselwirkung mit dem Higgsfeld ~ g2 v2

  26. Massive Bosonen in der Teilchenphysik Teilchen mit effektiver Masse Uminterpretation

  27. Das Higgs-Feld erzeugt Masse durch Wechselwirkung Das Higgs-Boson erscheint selbst

  28. Das Hintergrundfeld Oszillator - Potential keine Feldquanten im Vakuum keine Wechselwirkung der Quanten

  29. Das Hintergrundfeld Oszillator - Potential Higgs – Potential keine Feldquanten im Vakuum keine Wechselwirkung der Quanten Selbstwechselwirkung Feldquanten erfüllen das Vakuum

  30. Vier Fragen: • Existiert ein Higgs-Feld ? • Erfüllt es den ganzen Raum ? • Erzeugt es die Masse der Bosonen ? • Erzeugt es auch die Fermion-Massen ?

  31. Zwei starke Partner : Studium des Higgs-Mechanismus Higgs Entdeckung bei LHC beiTESLA

  32. Higgs Studien bei TESLA GH MH gHVV JPC gHff V(F)

  33. Forschung mit dem Röntgenlaser Strukturunter- suchungen • Atome, Moleküle, Cluster • z.B. Mehrfachionisationen • Plasmaphysik • Erzeugung und Spektroskopie • Festkörperphysik • Phasenübergänge • Struktur von Flüssigkeiten • Oberflächen und Grenzflächen • Dynamische Prozesse • Materialwissenschaften • Hohe Durchdringungskraft • Nanostrukturen • Chemie • Reaktionsdynamik • Biomedizin • Atomare Struktur biol. Proben • Nichtlineare Prozesse

  34. Forschung mit dem Röntgenlaser Strukturunter- suchungen • Atome, Moleküle, Cluster • z.B. Mehrfachionisationen • Plasmaphysik • Erzeugung und Spektroskopie • Festkörperphysik • Phasenübergänge • Struktur von Flüssigkeiten • Oberflächen und Grenzflächen • Dynamische Prozesse • Materialwissenschaften • Hohe Durchdringungskraft • Nanostrukturen • Chemie • Reaktionsdynamik • Biomedizin • Atomare Struktur biol. Proben • Nichtlineare Prozesse

  35. Freie – Elektronen - Laser Undulator P ~ Ne lU lrad = ------- (1 + K2) 2 g2

  36. Freie – Elektronen - Laser Röntgenlaser Self- Amplification of Spontaneous Emission Kohärenz ! P ~ Ne2 lU lrad = ------- (1 + K2) 2 g2

  37. Freie – Elektronen - Laser Röntgenlaser Self- Amplification of Spontaneous Emission Kohärenz ! P ~ Ne2 lU lrad = ------- (1 + K2) Simulation 2 g2

  38. TTF - FEL

  39. TTF - FEL

  40. TESLA - FEL Laserparameter : Wellenlänge: 1-5 Å Strahlquerschnitt: 100 mm Strahldivergenz: 8 mrad Pulsdauer: 100 fs Bandbreite: 8 10-4 Pulsleistung: 37 GW Photonen/Puls: 1.8 1012

  41. TESLA - FEL Atomare Ortsauflösung Laserparameter : Wellenlänge: 1-5 Å Strahlquerschnitt: 100 mm Strahldivergenz: 8 mrad Pulsdauer: 100 fs Bandbreite: 8 10-4 Pulsleistung: 37 GW Photonen/Puls: 1.8 1012 Zeitauflösung thermische Bewegungen Hohe Intensität

  42. TESLA - FEL Laserparameter : Wellenlänge: 1-5 Å Strahlquerschnitt: 100 mm Strahldivergenz: 8 mrad Pulsdauer: 100 fs Bandbreite: 8 10-4 Pulsleistung: 37 GW Photonen/Puls: 1.8 1012

  43. TESLA - FEL Laserparameter : Wellenlänge: 1-5 Å Strahlquerschnitt: 100 mm Strahldivergenz: 8 mrad Pulsdauer: 100 fs Bandbreite: 8 10-4 Pulsleistung: 37 GW Photonen/Puls: 1.8 1012

  44. Bsp. 1: Zeitaufgelöste chemische Reaktionen

  45. Relaxation von C9N2H10 Organischer Feststoff  Photochemie • UV-Absorption in Blütenblättern • Laserfarbstoff • Optoelektronik: Schalter/LEDs • Medizin: Flureszensstandard hn Optische Pump-and-Probe Exp.  Energieniveaus X-FEL Pump-and-Probe Exp.  Strukturelle Veränderung Struktur mit Synchro- tronstrahlung bestimmt

  46. Bsp 2: Strukturanalyse von Biomolekülen Röntgenbeugung mit Synchro- tronstrahlung (HASYLAB) Mit Synchrotron- strahlung möglich, aber … • Nur an kristallisierten • Proben • Strahlenschädigung • der Proben • Verbesserung der • Auflösung  Röntgenlaser Ein Ribosom koppelt an die RNA

  47. Strukturanalyse an Einzelmolekülen RUBISCO (Enzym, CO2 Aufnahme) Simuliertes Interferenzmuster Einzelmoleküle ! Rekonstruierte Struktur (3-D) Elektornendichte aus der PDB

More Related