2 Theoretische Grundlagen - Institut für Kernphysik - Johannes ...

The most exciting phrase to hear
in science, the one that heralds
new discoveries, is not Heureka!
(I found it!) but That’s funny...!
(Isaac Asimov )
A Vorstellung eines neuen Verfahrens zur
Polarisationsmessung
Die in Abschnitt 3.3 vorgestellte Phasenstabilisierung und der Ausblick auf weitere Verbesserung
durch einen neuen Spannungsteiler machen Polarisationsmessungen zwar wesentlich
einfacher und genauer, für die Datennahme eines kompletten Pulspolarisationsprofils
benötigt man aber immer noch viele Stunden. Während dieser Zeit muss man
mehrmals die Phase von Hand verstellen und nach Möglichkeit vor der Messung jedes
neuen Phasenpunktes eine optische Strahllagenkontrolle auf einem der Leuchtschirme
vornehmen. Die Anwesenheit des Experimentators ist also während der gesamten Messzeit
erforderlich und viele Arbeitsschritte müssen von Hand durchgeführt werden. In diesem
Kapitel soll ein neues Verfahren zur Polarisationsmessung vorgestellt werden, das
nicht nur eine fast vollständige Automatisierung des Experiments ermöglicht, sondern
auch eine bessere Auflösung der Kurvenform bei gleichzeitiger Verringerung des statistischen
Fehlers erlaubt. Durch die momentanen Umbauten für die neue Beschleunigerstufe
des Instituts war es nicht mehr möglich, das Konzept im Rahmen dieser Diplomarbeit experimentell
zu testen. Die folgenden Abschnitte befassen sich deshalb mit dem Konzept,
das dem neuen Meßverfahren zu Grunde liegen.
A.1 Polarisationsmessung mittels Mott-Streuung
Streut man polarisierte Elektronen an schweren Kernen, kommt es zu einer spinabhängigen
Intensitätsverteilung der gestreuten Elektronen. Abbildung A.1 zeigt schematisch die
wichtigsten Merkmale der Mott-Streuung.
Zu sehen ist die Flugrichtung des Elektronenstrahls entlang der z-Achse (roter Pfeil),
die Goldfolie (gold) und ein Elektronenensemble, das zu einem bestimmten Prozentsatz
in x-Richtung polarisiert ist (blau). Das Wort Öffnungswinkel in der Zeichnung bedarf
einer etwas ausführlicheren Erklärung, denn genau wie beim Rutherford-Wirkungsquerschnitt
ist auch die Winkelverteilung beim Mott-Wirkungsquerschnitt streng genommen
kontinuierlich. Die beiden Querschnitte sind über die Beziehung
� � � � �
dσ dσ
=
· 1 − β
dΩ Mott dΩ Ruth
2 �
2 θ
sin (A.1)
2
miteinander verknüpft. β ist wieder die Geschwindigkeit, normiert auf die Lichtgeschwindigkeit,
θ ist der Streuwinkel. Es gibt also unter allen Winkeln gestreute Elektronen und
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