Kurzportrait

Programm: Nach Vollendung des Baus des Mainzer Mikrotrons MAMI ist das gegenwärtige Ziel des Sonderforschungsbereichs die wissenschaftliche Nutzung dieser zur Zeit einmaligen Anlage. MAMI ist ein Dauerstrichelektronenbeschleuniger, der aus einem Injektor-Linac und einer Kaskade von drei Mikrotronen besteht. Dieses Beschleunigungsprinzip erlaubt erstmals die Erzeugung eines kontinuierlichen (c.w.) Elektronenstrahls mit bis zu 855 MeV Energie bei einer Strahlqualität, die dreimal besser als die eines guten Lasers ist. Die c.w.-Eigenschaft ("Dauerstrich") erlaubt die Nutzung von Strömen bis zu 100 A für Koinzidenzexperimente. Im Mittelpunkt der physikalischen Forschung mit dem Mainzer Mikrotron steht das Wechselspiel zwischen nuklearen und subnuklearen Freiheitsgraden in Atomkernen und die Untersuchung der Kernbausteine. Die Entwicklung neuer durch die Quantenchromodynamik inspirierter Modelle des Nukleons (Quarkbags, Solitonen, chirale Dynamik) hat in den letzten Jahren unser Verständnis des Aufbaus der Atomkerne erheblich vertieft. Ziel der Experimente mit MAMI ist, mit Hilfe der elektromagnetischen Wechselwirkung diese Modelle im Energiebereich unterhalb von 1 GeV zu untersuchen. Mit dem Dauerstrichbeschleuniger MAMI wird es bei diesen Energien erstmals möglich, durch gleichzeitige Beobachtung des gestreuten Elektrons und der hadronischen Reaktionsprodukte kinematisch vollständige Koinzidenzexperimente durchzuführen. Um dem apparativen Umfang der Experimente mit MAMI Rechnung zu tragen, wurde der Aufbau der Experimentiereinrichtungen in den folgenden Kollaborationen organisiert:

Koinzidenzexperimente mit Elektronen (A1): Aufbau von drei hochauflösenden Magnetspektrometern zum Nachweis von Koinzidenzen, bei denen neben dem gestreuten Elektron noch weitere hadronische Zerfallsprodukte nachgewiesen werden. Auf dem experimentellen Programm der ersten Runde steht die quasifreie Emission von Nukleonen, die Erzeugung der Delta-Resonanz und deren Untersuchung in Dreifachkoinzidenzen, die Erzeugung von Pi- und Eta-Mesonen, die Untersuchung des magnetischen Formfaktors des Neutrons und das Studium leichter Atomkerne. Experimente mit reellen Photonen (A2): Zentrale Experimentiereinrichtung ist ein sogenannter "Photonen-Tagger", mit dem monochromatische Photonen im Energiebereich von 50 bis 800 MeV erzeugt werden. Der Photonenstrahl wird zunächst benutzt zu Untersuchungen der Desintegration leichter Kerne mit vollständigem Nachweis der Zerfallsprodukte, der Compton-Streuung, der Photoproduktion von Pi- und Eta-Mesonen und für photoindizierte Reaktionen in Atomkernen. Untersuchung der Nukleonformfaktoren in doppelt polarisierter Streuung (A3): In dieser Kollaboration wird eine Quelle polarisierter Elektronen gebaut. Als erste Anwendung ist vorgesehen, den elektrischen Formfaktor des Neutrons bei Streuung polarisierter Elektronen an polarisiertem 3He und mit Hilfe von Rückstoßpolarisation beim Aufbruch des Deuterons zu messen. Messung der paritätsverletzenden Elektronenstreuung (A4): Die Messung der paritätsverletztenden Asymmetrie bei Streuunng rechts- und linkszirkular polarisierter Elektronen ermöglicht den Zugang zu prinzipiell neuer Information über den Aufbau der Nukleonen. Insbesondere wird es möglich, den Beitrag seltsamer Quarks zum Aufbau von Protonen und Neutronen zu bestimmen. Wegen der kleinen Effekte der paritätsverletzenden Prozesse müssen dabei neuartige Targets und Detektoren entwickelt werden. Kohärente Erzeugung weicher Röntgenstrahlung (X1): Diese Kollaboration nutzt die exzellenten Strahleneigenschaften von MAMI bei einer schon relativ hohen Energie (=1600), um kohärente Röntgenstrahlung im Energiebereich von 0.5 bis 30 keV zu erzeugen. Die untersuchten Methoden umfassen Übergangsstrahlung an Folienstapeln, Smith-Purcell-Effekte und parametrische Röntgenstrahlung. Die erreichten Brillanzen sind denen moderner Synchrotronstrahlungsquellen vergleichbar. In allen Kollaborationen arbeiten Wissenschaftler aus zahlreichen Ländern mit, zum Teil mit erheblichem personellen und finanziellen Einsatz.