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DORIS Teilchenbeschleuniger Der Teilchenbeschleuniger DORIS Doppel Ring Speicher war der zweite Ringbeschleuniger und de

DORIS (Teilchenbeschleuniger)

Der Teilchenbeschleuniger DORIS (Doppel-Ring-Speicher) war der zweite Ringbeschleuniger und der erste Speicherring des Forschungszentrums DESY in Hamburg. Die Anlage war von 1974 bis Anfang 2013 in Betrieb.

Der DORIS-Speicherring bei DESY mit Spezialmagneten (Wigglern) zur Erzeugung von Synchrotronstrahlung

DORIS wurde von 1969 bis 1974 gebaut, der Umfang betrug 289 m. Ursprünglich als Elektron-Positron-Speicherring entwickelt, konnten in DORIS erstmals Colliding-Beam-Experimente zwischen Elektronen und ihren Antiteilchen, den Positronen, bei Energien von 3,5 GeV pro Teilchenstrahl durchgeführt werden. 1978 wurde die Energie der Strahlen auf 5,6 GeV angehoben. DORIS wurde bis 1992 für die Teilchenphysikforschung genutzt, bis 2012 für die Forschung mit Synchrotronstrahlung.

Teilchenphysik Bearbeiten

Nahaufnahme des ARGUS-Detektors am DORIS-Speicherring. Verschiedene Komponenten gruppieren sich zwiebelschalenartig um die innere Spurkammer.

Die Elektron-Positron-Kollisionsexperimente an DORIS trugen wesentliche Erkenntnisse zum Aufbau des damals noch jungen Standardmodells der Teilchenphysik bei. Durch die Beobachtung angeregter Charmonium-Zustände leisteten sie 1975 einen wichtigen Beitrag für den Nachweis schwerer Quarks. 1978 konnten die DORIS-Experimente zeigen, dass die elektrische Ladung des kurz zuvor entdeckten Bottom-Quarks einem Drittel der Elektronenladung entspricht. Ferner trugen sie zur Entdeckung des Tau-Leptons bei und fanden anhand der Zerfallsmechanismen eines bestimmten, ausschließlich aus Bottom-Quarks bestehenden Teilchens einen ersten Hinweis auf die Existenz von Gluonen. Den endgültigen Beweis, dass Gluonen tatsächlich existieren, lieferte kurze Zeit später der größere DESY-Speicherring PETRA.

1987 wurde in den Elektron-Positron-Kollisionen im ARGUS-Detektor (ursprünglich „A Russian-German-United States-Swedish Collaboration“) zum ersten Mal die Umwandlung eines B-Mesons in sein Antiteilchen, ein Anti-B-Meson, beobachtet und damit erstmals ein Prozess nachgewiesen, bei dem sich Materie und Antimaterie unterschiedlich verhalten. Aus dieser großen Mischung von B-Mesonen ließ sich schließen, dass sich das zweitschwerste Quark – das Bottom-Quark – unter bestimmten Bedingungen in ein anderes Quark umwandeln kann. Des Weiteren folgte aus der Beobachtung, dass das noch nicht gefundene sechste Quark – das Top-Quark – eine sehr große Masse haben musste. Das Top-Quark wurde schließlich 1995 am Fermilab in den USA erstmals nachgewiesen.

Forschung mit Synchrotronstrahlung im HASYLAB Bearbeiten

Blick über die Messplätze in der Experimentierhalle von HASYLAB am DORIS-Speicherring

Mit der Gründung des Hamburger Synchrotronstrahlungslabors HASYLAB im Jahr 1980 wurde die ursprünglich von DORIS als Nebenprodukt erzeugte Synchrotronstrahlung auch für die Forschung genutzt. Stand anfangs nur ein Drittel der Betriebszeit von DORIS für die Forschung mit Synchrotronstrahlung zur Verfügung, diente der Speicherring von 1993 bis 2012 unter dem Namen DORIS III ausschließlich als Strahlungsquelle für HASYLAB. Im Gegensatz zu anderen Synchrotronstrahlungsquellen wurde DORIS III dazu mit Positronen statt mit Elektronen betrieben – eine technische Besonderheit, die eine deutliche Erhöhung der Strahllebensdauer mit sich brachte.

Um eine intensivere und besser steuerbare Synchrotronstrahlung zu erhalten, wurde DORIS ab 1984 mit Wigglern und Undulatoren bestückt. Über eine spezielle Magnetanordnung konnten nun die beschleunigten Elektronen auf einen Slalomkurs gebracht werden. Dadurch wurde die Intensität der ausgesandten Synchrotronstrahlung im Vergleich zu herkömmlichen Speicherringsystemen um mehrere Größenordnungen gesteigert.

Die von DORIS erzeugte Synchrotronstrahlung wurde von Forschungsgruppen aus aller Welt für Untersuchungen in Bereichen wie Physik, Chemie, Biologie, Medizin, Lebenswissenschaften, Geowissenschaften, Materialforschung und dem Studium von Kulturgütern genutzt. Beispielsweise führte die israelische Biochemikerin Ada Yonath (Nobelpreis für Chemie 2009) von 1986 bis 2004 an DORIS grundlegende Experimente durch, die zur Entschlüsselung des Ribosoms führten. 2012 standen an DORIS III 36 Strahlführungen mit 45 im Wechsel betriebenen Instrumenten zur Verfügung.

Über zwei Jahrzehnte gehörte DORIS zu den fünf stärksten Synchrotronstrahlungsquellen der Welt und war zugleich die stärkste Röntgenquelle Europas. Am 22. Oktober 2012 endete die Forschung mit Synchrotronstrahlung am Speicherring. Bis zum 2. Januar 2013 lief noch das Teilchenphysikexperiment OLYMPUS, bevor DORIS nach fast 40 Jahren Betriebszeit abgeschaltet wurde. Mit der Abschaltung von DORIS wurde der Name HASYLAB aufgegeben, die Nutzung der Photonenquellen von DESY erfolgt seither im Forschungsbereich Forschung mit Photonen (Photon Science).

Das ehemalige DORIS-Gebäude beherbergt heute den SINBAD-Beschleunigerkomplex mit verschiedenen Infrastrukturen zur Beschleunigerforschung und -entwicklung.

Literatur Bearbeiten

Weblinks Bearbeiten

Commons: DESY – Sammlung von Bildern, Videos und Audiodateien

Einzelnachweise Bearbeiten

  1. Erich Lohrmann, Paul Söding: Von schnellen Teilchen und hellem Licht: 50 Jahre Deutsches Elektronen-Synchrotron DESY, Wiley/VCH 2009. S. 77–80. Online-Ausgabe 2013 (PDF; 55 MB). In: www.desy.de, abgerufen am 26. Januar 2023.
  2. Erich Lohrmann, Paul Söding: Von schnellen Teilchen und hellem Licht: 50 Jahre Deutsches Elektronen-Synchrotron DESY, Wiley/VCH 2009. S. 84–85. Online-Ausgabe 2013 (PDF; 55 MB). In: www.desy.de, abgerufen am 13. Oktober 2022.
  3. Erich Lohrmann, Paul Söding: Von schnellen Teilchen und hellem Licht: 50 Jahre Deutsches Elektronen-Synchrotron DESY, Wiley/VCH 2009. S. 243ff. Online-Ausgabe 2013 (PDF; 55 MB). In: www.desy.de, abgerufen am 26. Januar 2023.
  4. Erich Lohrmann, Paul Söding: Von schnellen Teilchen und hellem Licht: 50 Jahre Deutsches Elektronen-Synchrotron DESY, Wiley/VCH 2009. S. 228ff. Online-Ausgabe 2013 (PDF; 55 MB). In: www.desy.de, abgerufen am 13. Oktober 2022.
  5. Erich Lohrmann, Paul Söding: Von schnellen Teilchen und hellem Licht: 50 Jahre Deutsches Elektronen-Synchrotron DESY, Wiley/VCH 2009. S. 247. Online-Ausgabe 2013 (PDF; 55 MB). In: www.desy.de, abgerufen am 13. Oktober 2022.
  6. DESY: Photon Science 2012. Highlights and Annual Report. (PDF; 14,9 MB) In: www.desy.de. Dezember 2012, abgerufen am 26. Januar 2023 (englisch).
  7. Erich Lohrmann, Paul Söding: Von schnellen Teilchen und hellem Licht: 50 Jahre Deutsches Elektronen-Synchrotron DESY, Wiley/VCH 2009. S. 325. Online-Ausgabe 2013 (PDF; 55 MB). In: www.desy.de, abgerufen am 13. Oktober 2022.

Koordinaten: 53° 34′ 33″ N, 9° 52′ 46″ O

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Veröffentlichungsdatum:
Der Teilchenbeschleuniger DORIS Doppel Ring Speicher war der zweite Ringbeschleuniger und der erste Speicherring des Forschungszentrums DESY in Hamburg Die Anlage war von 1974 bis Anfang 2013 in Betrieb Der DORIS Speicherring bei DESY mit Spezialmagneten Wigglern zur Erzeugung von SynchrotronstrahlungDORIS wurde von 1969 bis 1974 gebaut der Umfang betrug 289 m Ursprunglich als Elektron Positron Speicherring entwickelt konnten in DORIS erstmals Colliding Beam Experimente zwischen Elektronen und ihren Antiteilchen den Positronen bei Energien von 3 5 GeV pro Teilchenstrahl durchgefuhrt werden 1978 wurde die Energie der Strahlen auf 5 6 GeV angehoben DORIS wurde bis 1992 fur die Teilchenphysikforschung genutzt bis 2012 fur die Forschung mit Synchrotronstrahlung Inhaltsverzeichnis 1 Teilchenphysik 2 Forschung mit Synchrotronstrahlung im HASYLAB 3 Literatur 4 Weblinks 5 EinzelnachweiseTeilchenphysik Bearbeiten nbsp Nahaufnahme des ARGUS Detektors am DORIS Speicherring Verschiedene Komponenten gruppieren sich zwiebelschalenartig um die innere Spurkammer Die Elektron Positron Kollisionsexperimente an DORIS trugen wesentliche Erkenntnisse zum Aufbau des damals noch jungen Standardmodells der Teilchenphysik bei Durch die Beobachtung angeregter Charmonium Zustande leisteten sie 1975 einen wichtigen Beitrag fur den Nachweis schwerer Quarks 1978 konnten die DORIS Experimente zeigen dass die elektrische Ladung des kurz zuvor entdeckten Bottom Quarks einem Drittel der Elektronenladung entspricht Ferner trugen sie zur Entdeckung des Tau Leptons bei und fanden anhand der Zerfallsmechanismen eines bestimmten ausschliesslich aus Bottom Quarks bestehenden Teilchens einen ersten Hinweis auf die Existenz von Gluonen 1 Den endgultigen Beweis dass Gluonen tatsachlich existieren lieferte kurze Zeit spater der grossere DESY Speicherring PETRA 1987 wurde in den Elektron Positron Kollisionen im ARGUS Detektor ursprunglich A Russian German United States Swedish Collaboration zum ersten Mal die Umwandlung eines B Mesons in sein Antiteilchen ein Anti B Meson beobachtet und damit erstmals ein Prozess nachgewiesen bei dem sich Materie und Antimaterie unterschiedlich verhalten Aus dieser grossen Mischung von B Mesonen liess sich schliessen dass sich das zweitschwerste Quark das Bottom Quark unter bestimmten Bedingungen in ein anderes Quark umwandeln kann Des Weiteren folgte aus der Beobachtung dass das noch nicht gefundene sechste Quark das Top Quark eine sehr grosse Masse haben musste 2 Das Top Quark wurde schliesslich 1995 am Fermilab in den USA erstmals nachgewiesen Forschung mit Synchrotronstrahlung im HASYLAB Bearbeiten nbsp Blick uber die Messplatze in der Experimentierhalle von HASYLAB am DORIS SpeicherringMit der Grundung des Hamburger Synchrotronstrahlungslabors HASYLAB im Jahr 1980 wurde die ursprunglich von DORIS als Nebenprodukt erzeugte Synchrotronstrahlung auch fur die Forschung genutzt Stand anfangs nur ein Drittel der Betriebszeit von DORIS fur die Forschung mit Synchrotronstrahlung zur Verfugung diente der Speicherring von 1993 bis 2012 unter dem Namen DORIS III ausschliesslich als Strahlungsquelle fur HASYLAB Im Gegensatz zu anderen Synchrotronstrahlungsquellen wurde DORIS III dazu mit Positronen statt mit Elektronen betrieben eine technische Besonderheit die eine deutliche Erhohung der Strahllebensdauer mit sich brachte 3 Um eine intensivere und besser steuerbare Synchrotronstrahlung zu erhalten wurde DORIS ab 1984 mit Wigglern und Undulatoren bestuckt Uber eine spezielle Magnetanordnung konnten nun die beschleunigten Elektronen auf einen Slalomkurs gebracht werden Dadurch wurde die Intensitat der ausgesandten Synchrotronstrahlung im Vergleich zu herkommlichen Speicherringsystemen um mehrere Grossenordnungen gesteigert 4 Die von DORIS erzeugte Synchrotronstrahlung wurde von Forschungsgruppen aus aller Welt fur Untersuchungen in Bereichen wie Physik Chemie Biologie Medizin Lebenswissenschaften Geowissenschaften Materialforschung und dem Studium von Kulturgutern genutzt Beispielsweise fuhrte die israelische Biochemikerin Ada Yonath Nobelpreis fur Chemie 2009 von 1986 bis 2004 an DORIS grundlegende Experimente durch die zur Entschlusselung des Ribosoms fuhrten 5 2012 standen an DORIS III 36 Strahlfuhrungen mit 45 im Wechsel betriebenen Instrumenten zur Verfugung 6 Uber zwei Jahrzehnte gehorte DORIS zu den funf starksten Synchrotronstrahlungsquellen der Welt und war zugleich die starkste Rontgenquelle Europas Am 22 Oktober 2012 endete die Forschung mit Synchrotronstrahlung am Speicherring Bis zum 2 Januar 2013 lief noch das Teilchenphysikexperiment OLYMPUS bevor DORIS nach fast 40 Jahren Betriebszeit abgeschaltet wurde 7 Mit der Abschaltung von DORIS wurde der Name HASYLAB aufgegeben die Nutzung der Photonenquellen von DESY erfolgt seither im Forschungsbereich Forschung mit Photonen Photon Science Das ehemalige DORIS Gebaude beherbergt heute den SINBAD Beschleunigerkomplex mit verschiedenen Infrastrukturen zur Beschleunigerforschung und entwicklung Literatur BearbeitenErich Lohrmann Paul Soding Von schnellen Teilchen und hellem Licht 50 Jahre Deutsches Elektronen Synchrotron DESY Wiley VCH 2009 Till Mundzeck The three lives of DORIS from charm quarks to cell biology In CERN Courier 27 November 2012 abgerufen am 27 Januar 2023 englisch Weblinks Bearbeiten nbsp Commons DESY Sammlung von Bildern Videos und Audiodateien DESY Webseite DORIS III Archiv englisch Einzelnachweise Bearbeiten Erich Lohrmann Paul Soding Von schnellen Teilchen und hellem Licht 50 Jahre Deutsches Elektronen Synchrotron DESY Wiley VCH 2009 S 77 80 Online Ausgabe 2013 PDF 55 MB In www desy de abgerufen am 26 Januar 2023 Erich Lohrmann Paul Soding Von schnellen Teilchen und hellem Licht 50 Jahre Deutsches Elektronen Synchrotron DESY Wiley VCH 2009 S 84 85 Online Ausgabe 2013 PDF 55 MB In www desy de abgerufen am 13 Oktober 2022 Erich Lohrmann Paul Soding Von schnellen Teilchen und hellem Licht 50 Jahre Deutsches Elektronen Synchrotron DESY Wiley VCH 2009 S 243ff Online Ausgabe 2013 PDF 55 MB In www desy de abgerufen am 26 Januar 2023 Erich Lohrmann Paul Soding Von schnellen Teilchen und hellem Licht 50 Jahre Deutsches Elektronen Synchrotron DESY Wiley VCH 2009 S 228ff Online Ausgabe 2013 PDF 55 MB In www desy de abgerufen am 13 Oktober 2022 Erich Lohrmann Paul Soding Von schnellen Teilchen und hellem Licht 50 Jahre Deutsches Elektronen Synchrotron DESY Wiley VCH 2009 S 247 Online Ausgabe 2013 PDF 55 MB In www desy de abgerufen am 13 Oktober 2022 DESY Photon Science 2012 Highlights and Annual Report PDF 14 9 MB In www desy de Dezember 2012 abgerufen am 26 Januar 2023 englisch Erich Lohrmann Paul Soding Von schnellen Teilchen und hellem Licht 50 Jahre Deutsches Elektronen Synchrotron DESY Wiley VCH 2009 S 325 Online Ausgabe 2013 PDF 55 MB In www desy de abgerufen am 13 Oktober 2022 53 575833333333 9 8794444444444 Koordinaten 53 34 33 N 9 52 46 O Abgerufen von https de wikipedia org w 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