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42 Kapitel 3. Prinzip und experimenteller Aufbau des A4-Experiments
Maximum angibt, bei welchem Streuwinkel man in kürzester Zeit eine Asymmetrie
mit definierter relativer statistischer Unsicherheit bestimmen kann. Während der
Wirkungsquerschnitt mit der vierten Potenz des Impulsübertrags Q 4 abfällt, wächst
die Asymmetrie mit Q 2 an. Es zeigte sich [57], daß bei der derzeitigen MAMI-
Maximalenergie von 855 MeV das Optimum bei einem Streuwinkel θ e = 35 ◦ liegt.
Da die Asymmetrien mit einer Genauigkeit von 10 −7 vermessen werden sollen,
ist eine Minimierung systematischer Fehler unerläßlich. Ein häufiger Wechsel zwischen
den Polarisationszuständen “+” und “-” - im A4-Experiment mit einer Umschaltfrequenz
von 25 Hz - sorgt dafür, daß sich langfristige Veränderungen in
den Experimentbedingungen nicht in der Asymmetrie niederschlagen. Die Strahlparameter
werden im gesamten Experiment von der Quelle bis zum Target überwacht,
korreliert mit der Polarisationsumschaltung auftretende Schwankungen werden
durch Stabilisierungssysteme mit Rückkopplung minimiert. Die wichtigsten
Komponenten des Experiments werden im folgenden Kapitel vorgestellt.
3.2 Experimentelle Realisierung
Das A4-Experiment hat seinen Platz in den Experimenterhallen 3 und 4 am
Elektronenbeschleuniger Mainzer Mikrotron (MAMI). Eine Übersicht über den Beschleuniger
mit den für das A4-Experiment wichtigen Komponenten ist in Abbildung
3.2 dargestellt. Die polarisierten Elektronen werden an der Quelle für polarisierte
Elektronen erzeugt, in den Mikrotronen beschleunigt und in die Experimentierhallen
tranportiert (Kap. 3.2.2). Eine spezielle Elektronik, der sogenannte Gategenerator
(Kap. 3.2.1), steuert die Umschaltung der Helizität, die alle 20 ms erfolgt.
Die Parameter des Elektronstrahls (Strom, Lage, Energie) werden an verschiedenen
Stellen gemessen und geregelt (Kap. 3.2.3). Die polarisierten Elektronen streuen
an einem 10 cm langen unpolarisierten Flüssig-Wasserstofftarget (Kap. 3.2.4)
und werden im PbF 2 -Kalorimeter detektiert (Kap. 3.2.5). Die Targetdichte wird von
acht Luminositätsmonitoren überwacht (Kap. 3.2.6). Zur Bestimmung der physikalischen
Asymmetrie ist die Kenntnis der Elektronenpolarisation notwendig. Hierzu
stehen mehrere Polarimeter zur Verfügung bzw. sind im Aufbau (Kap. 3.2.7).
3.2.1 Experimentsteuerung
Zur Experimentsteuerung und Helizitätsumschaltung wurde ein sogenannter Gategenerator
gebaut. Dieser weist die Quelle an, dem Elektronstrahl eine festgelegte
Helizität zu geben, und speist der A4-Elektronik das Signal zur Datennahme ein.
Das Gerät arbeitet netzsynchron, so daß falsche Asymmetrien durch Einstreuung
von Störsignalen korreliert mit 50 Hz vermieden werden. Die Meßgatelänge wird
an die Netzfrequenz angebunden und beträgt T = 1/ f ≈20 ms. Die Polarisations-