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Mitglied der Helmholtz-Gemeinschaft Bericht zu COSY KHuK Jahrestagung 2011 Dezember 2011 | Hans Ströher.

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Präsentation zum Thema: "Mitglied der Helmholtz-Gemeinschaft Bericht zu COSY KHuK Jahrestagung 2011 Dezember 2011 | Hans Ströher."—  Präsentation transkript:

1 Mitglied der Helmholtz-Gemeinschaft Bericht zu COSY KHuK Jahrestagung 2011 Dezember 2011 | Hans Ströher

2 6. Januar 2014 Institut für Kernphysik (IKP) Folie 2 COSY (Cooler Synchrotron) Foto des Rings aus der Aufbauphase

3 6. Januar 2014 Institut für Kernphysik (IKP) Folie 3 (Polarisierte) Proton-, Deuteron-Strahlen mit Impulsen < 3.7 GeV/c Phasenraum-Kühlung (Elektron-, Stochastisch) Interne und externe Experimente COSY – wesentliche Parameter Die Maschine für Spinphysik mit hadronischen Sonden

4 6. Januar 2014 Institut für Kernphysik (IKP) Folie 4 Vortragsübersicht Laufendes Physikprogramm (ANKE, TOF, WASA) Spin Physik an COSY Vorarbeiten für FAIR (HESR und PANDA) Entwicklungsarbeiten (PAX, JEDI ) Status, mittel- und langfristige Pläne

5 6. Januar 2014 Institut für Kernphysik (IKP) Folie 5 Laufendes Physikprogramm COSY Detektorsysteme im Ring und am extrahierten Strahl: ANKE Hadronenphysik mit hadronischen Sonden WASA Injektorzyklotron TOF

6 6. Januar 2014 Institut für Kernphysik (IKP) Folie 6 Aktuelle Resultate (1) -Meson und (K + K - ) Produktion in Kernen: pA X (K + K - ) X ANKE Herausforderung an existierende Modelle; wichtig für Kern-Kern Transparency-Verhältnis R = T A /T C als Funktion des -Impulses: Vergrößerung der - Breite im Medium ~ 1 Größenordnung Vergrößerung der - Absorption (14 20 mb) Modellabhängige Analyse: Mediumeffekte

7 6. Januar 2014 Institut für Kernphysik (IKP) Folie 7 Aktuelle Resultate (2) ( p)-Streulänge aus p p K + p ( p - ) TOF Test Methode hohe Statistik (2011) [alternativ: Doppelpolarisation (ANKE)] Akzeptanz-korrigierte Zählrate Analysierstärke als Funktion der (p ) inv. Masse: (für gesamten Bereich!): FSI 0 -Cusp Effektive Streulänge Für kleine (p ) inv. Masse: Sensitivität auf Spin-Triplett Anteil A y (90°)

8 6. Januar 2014 Institut für Kernphysik (IKP) Folie 8 Aktuelle Resultate (3) ABC Effekt in der 2-Pion Produktion in NN d WASA ABC-Resonanz im I=0 Kanal: M ~ M( ) – 80 MeV ; ~ ¼ ( ) pn d (I=0)pp d (I=1)

9 6. Januar 2014 Institut für Kernphysik (IKP) Folie 9 Spin an COSY Bestellung einer Sibirische Schlange (longitudinale Polarisation) RF Solenoid Spinflipper: RF Dipol Niederenergie Polarimeter (LEP) HEP Existierende Ausstattung für Polarisationsphysik: Polarisierte Quelle LS-Polarimeter PAX-ABS BRP EDDA ANKE-ABS LSP

10 6. Januar 2014 Institut für Kernphysik (IKP) Folie 10 Aktuelle Resultate (4) ANKE Gemeinsame Analyse: 4N Kontaktterm (über PT-LEC d) CELSIUS Daten pp {pp} s 0 Pion-Produktion mit Di-Proton ({pp} s ; E pp < 3 MeV) Endzustand TRIUMF Daten - Daten pn {pp} s -

11 6. Januar 2014 Institut für Kernphysik (IKP) Folie 11 Aktuelle Resultate (5) Präzisionsmessung der Masse aus d+p 3 He ANKE Strahlimpuls (künstliche Spinresonanz) Impuls

12 6. Januar 2014 Institut für Kernphysik (IKP) Folie 12 Aktuelle Resultate (5) Präzisionsmessung der Masse aus d+p 3 He ANKE Resultat keine Diskrepanz mehr zwischen Reaktionen und Zerfällen

13 6. Januar 2014 Institut für Kernphysik (IKP) Folie 13 Aktuelle Resultate (6) Untersuchung der Spin-Kohärenzzeit (SCT) in COSY mit d-Strahl EDM SCT für gekühlten COSY Strahl (ohne Optimierung) > 50 s Spinflipper aus: Dekohärenz Zeitintervall Spinflipper an 5 s 25 s 5 s Spinflipper RF-Solenoid an Wieder hergestellte Polarisation Ursprüngliche Polarisation

14 6. Januar 2014 Institut für Kernphysik (IKP) Folie 14 Vorarbeiten für HESR Entwicklungen an COSY: Barrier Bucket Kavität Stochastischer Kühltank Budker-Institut (Novosibirsk) Tests 2011 Lieferung I/2012 Komponententests; COSY Hochenergie e-Kühler 1. Stufe für HESR Elektronen- Kühler (2 MV)

15 6. Januar 2014 Institut für Kernphysik (IKP) Folie 15 Vorarbeiten für FAIR Detektoren Komponententests an COSY (PANDA-Targets, Central Tracker) COSY als Test-Maschine: Pellet Target (Lab) Pellet Target (WASA) Cluster Jet Target (ANKE) Straw Detektoren als zentraler PANDA-Tracker Straw Det. (TOF)

16 6. Januar 2014 Institut für Kernphysik (IKP) Folie 16 Aktueller Strahlzeitplan 2011/12: Komponententests an COSY (CBM, PANDA) Vorarbeiten für FAIR Detektoren

17 6. Januar 2014 Institut für Kernphysik (IKP) Folie 17 Zukunft: Preassembly von PANDA-Teilen (TOF-Areal) CBM, PANDA CBM: Silizium Tracker Tests GEM Detektortests RPC ToF-Detektortests HADES:Diamantdetektor Tests PANDA:Straw-tube Tests Mikrovertex-Detektortests (Disk DIRC Tests) Vorarbeiten für FAIR Detektoren

18 6. Januar 2014 Institut für Kernphysik (IKP) Folie 18 Weiterführende Arbeiten Vorarbeiten an COSY (p) für PAX-at-CERN/AD ( p ) ANKE ABS, BRP PAX low-ß Erzeugung von polarisierten Antiprotonen (PAX):

19 6. Januar 2014 Institut für Kernphysik (IKP) Folie 19 Status Spin Filtern mit Protonen; schematisch PAX Vorarbeiten an COSY (p) [Aug. – Okt. 2011] für PAX-at-CERN/AD ( p ) Spin- flipper Proton-Stacking Injektion bei 45 MeV Elektronenkühlung an Beschleunigung auf 49.3 MeV (dauerhafte Elektronenkühlung) Start Spinfilter-Zyklus ( s) an PAX PAX ABS aus, ANKE Cluster Target an Polarisationsanalyse (2 500 s) an ANKE; dabei: Spinflips mit RF Solenoid Neuer Zyklus mit verschiedenem Haltefeld (Polarisationsrichtung)

20 6. Januar 2014 Institut für Kernphysik (IKP) Folie 20 Status Spin Filtern mit Protonen PAX Vorarbeiten an COSY (p) [Aug. – Okt. 2011] für PAX-at-CERN/AD ( p ) Statistik: 47 Polarisationszyklen (12 mit s, 37 mit s) Nur 3 Spinflips pro Zyklus (Flip-Effizienz nur ~ 96-98%) Erwartete Polarisationsrate: 0 (1%) detaillierte Analyse ! CERN/AD Aufbau:

21 6. Januar 2014 Institut für Kernphysik (IKP) Folie 21 JEDI (T)/CP-Verletzung Ursache für die Materie-Antimaterie Asymmetrie im Universum; Standardmodell-CP-Verletzung (Quark-Mischung im EW-Sektor) zu klein Jülich Electric Dipole Moment Investigations Zukunftsperspektiven Motivation: Suche nach permanentem elektrischem Dipolmoment (EDM) Neu: EDMs von geladenen Teilchen (p, d, 3 He) in Speicherringen d S

22 6. Januar 2014 Institut für Kernphysik (IKP) Folie 22 Zukunftsperspektiven COSY als Injektor für einen dedizierten EDM-Ring: Polarisierte Protonen, Deuteronen Strahlkühlung Spin-Manipulatoren Polarimeter + vorhandene Erfahrung JEDI COSY bietet einzigartige Voraussetzungen für dieses Projekt frozen spin dS/dt = d x E Polaristionsvektor entwickelt vertikale Komponente

23 6. Januar 2014 Institut für Kernphysik (IKP) Folie 23 Zukunftsperspektiven Vorläufer-Experiment an COSY: Effekt wird auf-akkumuliert Sensitivität 0 ( e cm) JEDI Spinpräzession im Ring (* … Ruhesystem) gespeicherter Strahl RF EB-Feld Idee: RF-EB Struktur:B*=0 EDM Effekt E*=0 kein EDM Effekt Vertikal polarisierter Strahl Polarimeter Sensitivität für Experiment mit dediziertem Speicherring: 0 ( e cm)

24 6. Januar 2014 Institut für Kernphysik (IKP) Folie 24 COSY hat ein vielfältiges laufendes Physik- programm (u.a. Spin-Physik, Symmetrien) COSY macht wesentliche Tests und Entwicklungen für HESR und PANDA und darüber hinaus (PAX) COSY ist die ideale Ausgangsbasis für einen EDM-Speicherring ZusammenfassungZusammenfassung, Ausblick

25 6. Januar 2014 Institut für Kernphysik (IKP) Folie 25 Wissenschaftlicher Output

26 6. Januar 2014 Institut für Kernphysik (IKP) Folie 26 Aktuelle Resultate (1) -Meson und (K + K - ) Produktion in Kernen: pA X (K + K - ) X ANKE Herausforderung an existierende Modelle; wichtig für Kern-Kern Transparency-Verhältnis R = T A /T C als Funktion des -Impulses: Vergrößerung der - Breite im Medium Vergrößerung der - Absorption Modellabhängige Analyse:


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