Eine genaue und präzise Kalibration der A1-Spektrometer
Moderne, hochpräzise Teilchenspektroskopie zur Grundlagenforschung erfordert neben einer technisch ausgefeilten Spektrometeranlage eine genaue Kalibrierung dieser Spektrometer. Die Spektrometeranlage zusammen mit dem MAMI ist nicht nur ein genaues Mikroskop für normale Atomkerne, sondern erlaubt es auch, Hyperkerne und Kaonen zu erzeugen. Zur Untersuchung der leichten Hyperkerne kommt es neben des großen Spektralbereiches und der hohen Auflösung der Spektrometer auch auf die absolute Größe des Impulses der nachgewiesenen Pionen, die beim Zerfall dieser seltsamen Kerne entstehen.
In diesem Themenkomplex können sowohl Bachelor- als auch Masterarbeiten vergeben werden.
Thematischer Hintergrund:
Das Studium von Hyperkernen bietet die einzigartige Möglichkeit die Wechselwirkung von Hyperonen mit konventionellen Baryonen in nuklearen Systemen zu studieren. Viele aktuelle Fragestellungen in dem Gebiet, z.B. Ladungssymmetriebrechung und das Hypertriton-Puzzle, erfordern sehr exakte Messungen. Die Spektrometeranlage der A1 Kollaboration ist weltweit die einzige Anlage, die mithilfe der Pionspektroskopie präzise und genaue Messungen der Massen leichter Hyperkerne erlaubt.
Am Mainzer Beschleuniger werden leichte Λ-Hyperkerne durch Streuung von Elektronen mit der Maximalenergie von MAMI C, 1.6 GeV, an Targets wie Beryllium oder Lithium erzeugt. Durch den Nachweis eines positiven Kaons im KAOS-Spektrometer werden (e, eK+) Reaktionen, in denen Strange-Quarks entstanden sind, herausgefiltert. Die in diesen Reaktionen entstandenen, hoch angeregten Systeme enthalten eventuell ein Λ-Hyperon. Bei der anschließenden Fragmentation des Systems können so leichte Hyperkerne gebildet werden. Hyperkerne, die einen pionischen Zwei-Körper Zerfallskanal aufweisen, können durch den Nachweis monoenergetischer Pionen identifiziert werden. Diese Experimente verlangen eine genaue absolute Eichung der Spektrometer.
Das Magnetfeld und der Teilchenimpuls sind zwar direkt miteinander verknüpft, allerdings lässt sich ohne vorherige Kalibrierung der exakte Impuls nicht vorhersagen. Im Zuge der aktuellen Modernisierung sollen Teilchenimpulse und Magnetfelder mit erheblich höherer Präzision aufeinander abgestimmt werden. Die Magnetfeldsonden die zum Einsatz kommen sind so genannte NMR-Sonden, die homogene Felder mit einer relativen Abweichung von 500nT messen können.
Hierzu bieten wir zu folgenden Themen Arbeiten an:
- Einbau der Sonden und Programmierung der Auslesesoftware
- Durchfühung einer Teststrahlzeit und Auswertung der Spektrometerdaten
Die zweite Hauptkomponente ist eine Methode zur Bestimmung der Strahlenergie und ein damit verknüpfter Teilchenimpuls im Spektrometer. Hierzu kommt die Methode der Undulatorinterferometrie zum Einsatz, die gerade im niedrigen Energiebereich besonders geeignet ist. Hierzu angeboten wird folgendes Thema:
- Optimierung der Auswertung der Synchrotronstrahlungsspektren mittels FPGA
Ansprechpartner:
Pascal Klag (pklag02@uni-mainz.de) und Prof. Josef Pochodzalla (pochodza@uni-mainz.de)