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40 Kapitel 3. Prinzip und experimenteller Aufbau des A4-Experiments
nen. Das Meßprinzip ist einfach (Abb. 3.1). Die am Target polarisiert einlaufenden
Elektronen werden nach der Streuung von einem Detektor unter dem Polarstreuwinkel
θ e nachgewiesen und gezählt. Der Nachweis der am Target elastisch gestreuten
Elektronen erfolgt über eine kalorimetrische Ein-Arm-Messung. Das Proton wird
in der Streuung nicht nachgewiesen, da in der elastischen Streuung die Messung
des Winkels und der Energie des gestreuten Elektrons ausreicht, um die Kinematik
festzulegen. Die Grundlagen zur Bestimmung der Asymmetrie A phys sollen kurz
aufgezählt werden:
• Proportionalität zwischen Wirkungsquerschnitt σ ± und elastisch nachgewiesenen
Ereignissen N ±
• Normierung der elastischen Ereignisse auf Proportionalitätsfaktoren, welche
für “+”- und “−”-Polarisation verschieden sein können
• Korrektur der Asymmetrie auf apparative Asymmetrien und Polarisationsgrad
Präzise Messungen eines Wirkungsquerschnitts σ sind schwierig, da etliche Proportionalitätsfaktoren
(Luminosität und damit verbunden Strahlstrom und effektive
Targetdichte, Raumwinkel, Detektoreffizienzen etc.) eingehen. Bei der Asymmetriebildung
hingegen kürzen sich Proportionalitätsfaktoren weg, die für die beiden
Polarisationsrichtungen “+” und “-” gleich sind. Die Anzahl der elastisch gestreuten
Teilchen N ± ist proportional zum Produkt aus Luminosität L ± und Wirkungsquerschnitt
σ ± . In einem ersten Schritt wird daher eine experimentelle Rohasymmetrie
A exp aus den auf die Luminosität normierten elastischen Ereignissen gebildet. Im
A4-Experiment wird statt auf die Luminosität L ± auf die Targetdichte ρ ± = L ± /I ±
normiert, die der Quotient von Luminosität L ± und Strahlstrom I ± ist (Kap. 5):
A exp = N+ /ρ + − N − /ρ −
N + /ρ + + N − /ρ − (3.2)
Um daraus die physikalische Asymmetrie A phys zu bestimmen, muß auf den Polarisationsgrad
des Elektronstrahls und apparative Asymmetrien korrigiert werden.
Apparative Asymmetrien sind triviale Asymmetrien im Wirkungsquerschnitt, die
von mit der Helizitätsumschaltung korreliert auftretenden unterschiedlichen Strahleigenschaften
hervorgerufen werden. Ist beispielsweise die Strahllage für die beiden
Polarisationsrichtungen “+” und “-” unterschiedlich, so sind auch Streuwinkel
und Raumwinkel unterschiedlich, die sich im Wirkungsquerschnitt niederschlagen.
Beispielsweise führt bei einer Elektronenergie von E=855 MeV eine Differenz in
der Strahllage von ∆y = y + − y − = 0.28 µm zu einer trivialen apparativen Asymmetrie
von A app = 1 · 10 −6 . Die apparativen Asymmetrien werden manchmal auch