Hadronenphysik

Das Forschungsprogramm im Bereich der Hadronenphysik wird von verschiedenen Kollaborationen getragen, die alle an den externen Strahlführungen arbeiten.

Kollaborationen, die z. Z. an ELSA Daten nehmen:

• Crystal Barrel und TAPS an ELSA (gestartet im Herbst 1999)
  Der Crystal-Barrel-Detektor wurde ursprünglich am LEAR (CERN) genutzt und ist für die Anforderungen an ELSA umgebaut worden. Für die ersten beiden Messperioden wurde der Detektor am früheren SAPHIR-Platz aufgebaut. Ergänzt wird der Crystal-Barrel-Detektor seit 2001 (zweite Messperiode) durch den TAPS-Detektor für die Detektion von Teilchen unter Vorwärtswinkeln. Die Kollaboration untersucht die Photoproduktion von Meson-Resonanzen (Suche nach fehlenden Resonanzen, Untersuchung der Zerfallsmoden bekannter Resonanzen, Untersuchung weniger etablierter Resonanzen). Die Resultate sollen beim Verständnis der QCD bei niedrigen Energien helfen.
  Nach Beendigung der zweiten Messperiode (Ende 2003) wurde der Detektor an den früheren ELAN/GDH-Messplatz versetzt. Im Rahmen diese Umzugs fanden umfangereiche Modifikationen und Modernisierungsmaßnahmen statt. Am neuen Messplatz sind Messungen mit polarisiertem Target und polarisiertem Elektronenstrahl (Erzeugung zirkular polarisierter Photonen) möglich. Nach Abschluss der Umbaumaßnahmen wurde mit der Datennahme inzwischen begonnen, erste Doppelpolarisationsmessungen fanden im Sommer 2007 statt.

• BGO-OD
  Diese Kollaboration untersucht die Photoproduktion von Mesonen an Nukleonen. Die Hauptbestandteile des Detektorsystems sind der BGO-Ball-Detektor (bestehed aus 480 Einzelmodulen, 11,3 sr Akzeptanz), ein Dipol-Magnet mit großem Öffnungswinkel (horizontal 12°, vertical 8°) in Vorwärtsrichtung zur Impulsseparation und daran anschließend acht Driftkammern und vier Flugzeitdetektoren zur Spurrekonstruktion.
  Zur Zeit führt die Kollaboration Testmessungen durch, um die Funktionsfähigkeit der Detektoren und des Datennahmesystems zu prüfen.

Kollaborationen, Datennahme abgeschlossen:

• GDH an ELSA (Sommer 1998 bis Frühjahr 2002)
  Diese Kollaboration nutzte polarisierte Photonen (erzeugt durch Bremsstrahlung von polarisierten Elektronen) und ein polarisiertes Target. Ziel ist der experimentelle Test der Gerasimov-Drell-Hearn-Summenregel, die das anomale magnetische Moment des Protons mit der Differenz der integrierten Wirkungsquerschnitte für die Absorption von Photonen mit parallelem und antiparallelem (bezogen auf den Spin des Protons) verbindet. Der Energiebereich bis 800 MeV wurde am Beschleuniger MAMI in Mainz untersucht, der Energiebereich bis 3,0 GeV wurde bei ELSA untersucht.

• ELAN (bis 1997)
  untersuchte die Elektronstreuung an Wasserstoff, Deuterium und ähnlichen Targets. Zum Nachweis der gestreuten Elektronen wurde ein Magnetspekrometer verwendet, ein Flugzeitdetektor diente zum Nachweis der hadronischen Reaktionsprodukte.
  Die Messungen fanden bei Strahlströmen von bis zu 50 nA im Energiebereich zwischen 0,8 und 2,6 GeV statt. Das Tastverhältnis, das ein Maß für die zeitliche Konstanz des Strahls ist, betrug 65 % gemittelt über die gesamte Zykluszeit und bis zu 99 % während der Extraktionszeit.

• SAPHIR (bis 1998)
  Diese Kollaboration arbeitete mit energiemarkierten Photonen, die durch Bremsstahlung des extrahierten Elektronenstrahls an einer dünnen Folie erzeugt wurden. Der Detektor überdeckte nahezu den gesamten Raumwinkel (4*π) und bestand aus einer zentralen Driftkammer (CDC) in einem Magnetfeld, Vorwärts- und Seitwärts-Driftkammern, einem elektromagnetischen Kalorimeter und Szintillations-TOF-Detektoren. Der Detektor wurden bei kleinen Strahlströmen von ca. 100 pA und Energien von bis zu 2,8 Gev betrieben. Das Gesamttastverhältnis, unter Berücksichtigung sowohl der Mikrostruktur des Strahls als auch des Verhältnisses von Extraktionszeit zu Gesamtzykluszeit, betrug ca. 90 %. Die Datennahme endete 1998, danach wurde der Detektor abgebaut.
  Im Herbst 1996 fand am SAPHIR-Messplatz eine Messung des totalen Photoabsorptionsquerschnitts an verschiedenen Kernen durch eine Arbeitsgruppe aus Frascati statt.

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