Colour Reconnection - Lehrstuhl Schaile

24 KAPITEL 4. DAS EXPERIMENT
4.1 LEP - Large Electron Positron Collider
Der Elektron-Positron-Speicherring LEP wurde von 1989 bis 2000 als weltgrößter
Teilchenbeschleuniger betrieben (Abbildung 4.2). Er verlief in 100 m
Tiefe mit einem Umfang von 27 km.
In seinem System aus Vakuumröhren werden die aus Vorbeschleunigern mit
20 GeV und nahezu Lichtgeschwindigkeit entlassenen Bündeln aus Positronen
und Elektronen durch vielfachen Umlauf beschleunigt. Die Kreisbahn wird
durch Magnetfelder erzwungen, die die positiv bzw. negativ geladenen Bündel
in vertikale und in horizontale Richtung fokussieren und abzulenken vermögen.
Die Umlaufrichtungen beider Strahlen sind entgegengesetzt.
An vier Stationen entlang des LEP-Ringes befanden sich in der Zeit des Betriebes
die Kollisionspunkte der Strahlen. An ihnen waren die Experimente
OPAL, DELPHI, L3 und ALEPH eingerichtet.
In einer ersten Phase wurde der Beschleu-
s,
niger bei einer Schwerpunktsenergie ¡
keV¡
Abbildung 4.2: Tunnel
ΔE 88 E4 GeV¡
m¡ R
Pro Umlauf geht durch diese eine Energie verloren von
die
der zweifachen Strahlenergie entspricht, von 91
GeV betrieben, der Erzeugungsschwelle des Z 0 -
Bosons. Ab 1995 wurde die Energie erhöht,
1996 überstieg sie bei 161 GeV die W-Paar-
Produktionsschwelle. Im Jahr 2000 betrug die
höchste Schwerpunktsenergie 209 GeV.
Der Erhöhung der Energie in einem ringförmigen
Beschleuniger wirkt das Phänomen der
Synchrotron-Strahlung, der Strahlung durch geladene
Teilchen auf einer Kreisbahn, entgegen. Im
Fall von e¤ e¥ -Beschleunigern ist der Energieverlust
pro Umlauf ΔE
4πα ¢ 2
ΔE cβ
3
γ4
R
Vergleicht man einen Kreisbeschleuniger für Elektronen und einen für Protonen
gleicher Energie, so findet man
e¥ © ΔE¨
p©
1¡ 6 ¢ 10
ΔE¨ 13
Der Energieverlust ΔE kann bei Protonbeschleunigern vernachlässigt werden.
Somit sind dort höhere Schwerpunktsenergien möglich.
Der Vorteil von Elektronen ist jedoch, daß es sich hierbei um strukturlose
Teilchen handelt und daher der Anfangszustand in den beobachteten Reaktionen
wesentlich genauer definiert ist.
mp ¢
me£
4