Ein weiteres Großgerät für die Kernphysik

Magnetspektrometer KAOS zur Untersuchung von Kernreaktionen mit "seltsamen" Teilchen ist offiziell eingeweiht

05.06.2009

Den Wissenschaftlern der Johannes Gutenberg-Universität Mainz steht ein weiteres Großgerät zur Verfügung: das neue Magnetspektrometer im Institut für Kernphysik. Nach jahrelanger Aufbauarbeit war der über 100 Tonnen schwere Dipolmagnet und das spezielle Detektorsystem bereits im Dezember 2008 erfolgreich in Betrieb genommen worden, jetzt folgte die offizielle Einweihung.

"Mit dem Magnetspektrometer KAOS sind beste Voraussetzungen zur Untersuchung sog. 'seltsamer Teilchen' in der Mainzer Kernphysik geschaffen", so Prof. Dr. Josef Pochodzalla. Zu diesen Teilchen gehört u.a. das 1947 entdeckte Kaon. Seltsamkeit bedeutet in diesem Zusammenhang, dass neben den u- und d-Quarks, den Bausteinen von Protonen und Neutronen, in diesen Teilchen noch eine weitere Quarksorte vorhanden ist, die der s-Quarks. Die Erzeugung von seltsamen Teilchen an einem Elektronenbeschleuniger wie dem Mainzer Mikrotron hat viele Vorteile gegenüber konventionellen Methoden an Protonmaschinen.

Die Experimente mit dem neuen Messinstrument sollen zu einem besseren Verständnis der Produktionswahrscheinlichkeiten von Kaonen führen, im Fokus der Mainzer Untersuchungen stehen aber insbesondere Eigenschaften von sog. Hyperkernen, bei denen es sich um Atomkerne mit eingelagerten seltsamen Teilchen handelt. Die Ergebnisse würden letztlich neue Einblicke in die Struktur der Materie ermöglichen, die von der Skala der Kerne bis zu der von Neutronensternen reichen.

Das Instrument war zuvor bereits an der Gesellschaft für Schwerionenforschung (GSI) bei Darmstadt erfolgreich auf der Jagd nach den sowohl seltenen als auch seltsamen Elementarteilchen. Im Frühjahr 2003 wurde das Magnetspektrometer nach Mainz gebracht. Die Besonderheit der Anlage in Mainz ist dabei, dass mehrere Spektrometer gemeinsam die Kernreaktionen beobachten können, wobei das KAOS sich besonders für den Nachweis der kurzlebigen Kaonen eignet, während ein komplementäres Spektrometer das Streuteilchen registriert.

Die Arbeit an dem Spektrometer erfolgt im Rahmen der Kollaboration A1, in der eine Gruppe von Physikern, Ingenieuren und Technikern den Betrieb aller Magnetspektrometer an Mainzer Mikrotron MAMI, einem Dauerstrich-Elektronenbeschleuniger, gewährleistet. Für KAOS musste neben der Bereitstellung von mehr als einem halben Megawatt an elektrischer Leistung und mehr als 200 Litern pro Minute Kühlwasserfluss auch ein neuer Transformatorenraum eingerichtet werden. Diese Arbeiten erfolgten in enger Zusammenarbeit durch die Werkstätten des Instituts und die Baubehörden der Universität und des Landes Rheinland-Pfalz.