Mainz 2004 – wissenschaftliches Programm

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T: Teilchenphysik

T 605: Vermischtes

T 605.7: Vortrag

Donnerstag, 1. April 2004, 12:00–12:15, HS VI

Frictional Muon Cooling — •C. Büttner¹, A. Caldwell¹ und R. Galea² — ¹Max-Planck-Institut für Physik, Föringer Ring 6, 80805 München — ²Columbia University, Irvington, NY 10533

Myonen erfahren im Vergleich zu Elektronen kaum Energieverluste durch Synchrotronstrahlung und sind im Gegensatz zu Protonen punktförmige Teilchen. Ein Myonringbeschleuniger bietet daher viele Vorteile. Niederenergetische Myonen ermöglichen Experimente der kondensierten Materie und der Atomphysik. Höher energetische Myonen können über ihren Zerfall intensive Neutrinostrahlen erzeugen, die für Oszillations- und CP-Messungen verwendet werden können. In einem Myoncollider könnten Myonen über ihre direkte Kopplung Higgs-Teilchen erzeugen.

Der bei der Erzeugung unvermeidbare diffuse Phasenraum des Myonstrahls erfordert eine Reduzierung der Strahlemittanz um einen Faktor 10⁶. Dazu benötigt man eine effiziente und aufgrund der begrenzten Lebensdauer der Myonen auch schnelle Strahlkühlung. Beim Frictional Muon Cooling werden die Myonen im Energiebereich mit dE/dx∝β gekühlt. Der Energieverlust wird durch ein elektrisches Feld kompensiert. Die Myonen erreichen ein Gleichgewicht T₀ in der kinetischen Energie, da Myonen mit T>T₀ abgebremst, solche mit T<T₀ beschleunigt werden.

Am MPI wurde ein Testaufbau mit einem supraleitenden 5T-Solenoid-Magneten entwickelt, und es wurden erste Messungen mit Protonen (τ>10³¹y) durchgeführt. Als Meßvolumen wird eine Gaszelle mit radioaktiver Quelle und einem Silizium-Drift-Detektor verwendet. In weiterführenden Messungen soll der Betrieb in hohen elektrischen Feldern mit verschieden dicken Austrittsfenstern der Gaszelle untersucht werden.