KHuK Jahrestagung 2011 Bericht zu COSY Dezember 2011 | Hans Ströher.

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1 KHuK Jahrestagung 2011 Bericht zu COSY Dezember | Hans Ströher

2 COSY (Cooler Synchrotron)
Foto des Rings aus der Aufbauphase

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

4 Status, mittel- und langfristige Pläne
Vortragsübersicht Laufendes Physikprogramm (ANKE, TOF, WASA) Spin Physik an COSY Vorarbeiten für FAIR (HESR und PANDA) Entwicklungsarbeiten (PAX, JEDI) Status, mittel- und langfristige Pläne 4

5 Hadronenphysik mit hadronischen Sonden
Laufendes Physikprogramm Detektorsysteme im Ring und am extrahierten Strahl: WASA COSY ANKE TOF Injektorzyklotron Hadronenphysik mit hadronischen Sonden

6 Herausforderung an existierende Modelle; wichtig für Kern-Kern
Aktuelle Resultate (1) ANKE f-Meson und (K+K-) Produktion in Kernen: pA  f X  (K+K-) X „Transparency“-Verhältnis R = TA/TC als Funktion des f-Impulses:  Modellabhängige Analyse: Mediumeffekte Vergrößerung der f- Breite im Medium ~ 1 Größenordnung Vergrößerung der f- Absorption (14  20 mb) Herausforderung an existierende Modelle; wichtig für Kern-Kern 6

7 Aktuelle Resultate (2) TOF
(Lp)-Streulänge aus p p  K+p L ( p p-) Akzeptanz-korrigierte Zählrate Analysierstärke als Funktion der (pL) inv. Masse: (für gesamten Bereich!): S0-Cusp A y (90°) FSI Effektive Streulänge Für kleine (pL) inv. Masse: Sensitivität auf Spin-Triplett Anteil Test Methode  hohe Statistik (2011) [alternativ: Doppelpolarisation (ANKE)] 7

8 „ABC-Resonanz“ im I=0 Kanal: M ~ M(DD) – 80 MeV ; G ~ ¼ G(DD)
Aktuelle Resultate (3) WASA „ABC Effekt“ in der 2-Pion Produktion in NN  d pp pn  dp0p0 (I=0) pp  dp+p0 (I=1) DD „ABC-Resonanz“ im I=0 Kanal: M ~ M(DD) – 80 MeV ; G ~ ¼ G(DD) 8

9 „Spin“ an COSY Existierende Ausstattung für Polarisationsphysik: RF Solenoid Spinflipper: RF Dipol ANKE-ABS LSP EDDA PAX-ABS BRP HEP Polarisierte Quelle LS-Polarimeter Niederenergie Polarimeter (LEP) Bestellung einer „Sibirische Schlange“ (longitudinale Polarisation) 9

10 Gemeinsame Analyse: 4Np Kontaktterm (über cPT-LEC „d“)
Aktuelle Resultate (4) Pion-Produktion mit Di-Proton ({pp}s ; Epp < 3 MeV) Endzustand ANKE pp  {pp}s p0 pn  {pp}s p- TRIUMF Daten p- Daten CELSIUS Daten Gemeinsame Analyse: 4Np Kontaktterm (über cPT-LEC „d“) 10

11 Aktuelle Resultate (5) ANKE
Präzisionsmessung der h Masse aus d+p  3He h Strahlimpuls (künstliche Spinresonanz) h Impuls 11

12 Resultat  keine Diskrepanz mehr zwischen „Reaktionen“ und „Zerfällen“
Aktuelle Resultate (5) ANKE Präzisionsmessung der h Masse aus d+p  3He h Resultat  keine Diskrepanz mehr zwischen „Reaktionen“ und „Zerfällen“ 12

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

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

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

16 Komponententests an COSY (CBM, PANDA)
Vorarbeiten für FAIR Detektoren Aktueller Strahlzeitplan 2011/12: Komponententests an COSY (CBM, PANDA) 16

17 Zukunft: „Preassembly“ von PANDA-Teilen (TOF-Areal)
Vorarbeiten für FAIR Detektoren CBM, PANDA CBM: Silizium Tracker Tests GEM Detektortests RPC ToF-Detektortests HADES: Diamantdetektor Tests PANDA: Straw-tube Tests Mikrovertex-Detektortests (Disk DIRC Tests) Zukunft: „Preassembly“ von PANDA-Teilen (TOF-Areal) 17

18 Vorarbeiten an COSY (p) für PAX-at-CERN/AD ( p )
Weiterführende Arbeiten Erzeugung von polarisierten Antiprotonen (PAX): ABS, BRP ANKE PAX „low-ß“ Vorarbeiten an COSY (p) für PAX-at-CERN/AD ( p ) 18

19 Vorarbeiten an COSY (p) [Aug. – Okt. 2011] für PAX-at-CERN/AD ( p )
Status PAX „Spin Filtern“ mit Protonen; schematisch 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) Spin- flipper Vorarbeiten an COSY (p) [Aug. – Okt. 2011] für PAX-at-CERN/AD ( p ) 19

20 Vorarbeiten an COSY (p) [Aug. – Okt. 2011] für PAX-at-CERN/AD ( p )
Status PAX „Spin Filtern“ mit Protonen 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: Vorarbeiten an COSY (p) [Aug. – Okt. 2011] für PAX-at-CERN/AD ( p ) 20

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

22 Zukunftsperspektiven
JEDI  COSY als Injektor für einen dedizierten EDM-Ring: Polarisierte Protonen, Deuteronen Strahlkühlung Spin-Manipulatoren Polarimeter + vorhandene Erfahrung „frozen spin“ dS/dt = d x E Polaristionsvektor entwickelt vertikale Komponente COSY bietet einzigartige Voraussetzungen für dieses Projekt 22

23 Vertikal polarisierter
Zukunftsperspektiven JEDI  Vorläufer-Experiment an COSY: Effekt wird auf-akkumuliert  Sensitivität 0(10-24 e cm) Spinpräzession im Ring (* … Ruhesystem)  Idee: „RF-EB Struktur“: B*=0  EDM Effekt E*=0  kein EDM Effekt gespeicherter Strahl RF EB-Feld Vertikal polarisierter Strahl Polarimeter Sensitivität für Experiment mit dediziertem Speicherring: 0(10-29 e cm) 23

24 Zusammenfassung, Ausblick Zusammenfassung
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 24

25 Wissenschaftlicher Output
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26 Herausforderung an existierende Modelle; wichtig für Kern-Kern
Aktuelle Resultate (1) ANKE f-Meson und (K+K-) Produktion in Kernen: pA  f X  (K+K-) X „Transparency“-Verhältnis R = TA/TC als Funktion des f-Impulses: Modellabhängige Analyse: Vergrößerung der f- Breite im Medium Vergrößerung der f- Absorption Herausforderung an existierende Modelle; wichtig für Kern-Kern 26