Viel hilft viel

Wenn man eine Münze wirft, bleibt sie mal auf der einen Seite liegen und mal auf der anderen. Ganz selten kann es aber auch vorkommen, dass sie auf der Kante stehen bleibt. Doch das ist sehr, sehr unwahrscheinlich. Aber wie unwahrscheinlich genau und kann die Münze nicht doch auf der Kante stehen bleiben? Um das herauszufinden, hilft nur eines: Man muss es sehr, sehr oft probieren!

In diesem Sinne kann Präzision auch bedeuten, die gleiche Messung extrem oft zu wiederholen – ganz nach dem Motto dieses Moduls "Viel hilft viel". Der neue Teilchenbeschleuniger MESA, der derzeit auf dem Gutenberg-Campus gebaut wird, ermöglicht solche Messungen: Der Teilchenstrahl wird nicht nur extrem intensiv, sondern auch extrem präzise auf eine winzige Fläche in einem Target fokussiert. So wird MESA in der Lage sein, sehr subtile und seltene Ereignisse aufzuspüren. Dies gilt in besonderem Maße für die Suche nach Dunkler Materie – einer der spannendsten Herausforderungen der modernen Teilchenphysik.

In dem Modul "Viel hilft viel" können Sie das oben beschriebene Münz-Experiment selbst ausprobieren und sich einem Forscherteam anschließen, das mit dem neuen Beschleuniger MESA und dem dort geplanten MAGIX Experiment nach Dunklen Photonen sucht. Der unbekannten und geheimnisvollen Dunklen Materie näheren wir uns aber auch mit einem künstlerischen Vergleich ...

Weiterführende Infos:

>> MAMI - MAINZER MIKROTRON

MAMI (Mainzer Mikrotron) ist ein Teilchenbeschleuniger für Elektronenstrahlen, der vom Institut für Kernphysik betrieben wird. Der Beschleuniger steht seit 1979 für Experimente zur Verfügung und wurde seither kontinuierlich erweitert.Er eignet sich sehr gut, um Präzisions-untersuchungen zur Struktur der Materie im subatomaren Bereich durchzuführen. Vier experimentelle Arbeitsgruppen sind am Institut angesiedelt.

Der Strahldurchmesser von MAMI ist nur wenige zehntel Millimeter groß und die mittlere Energie bleibt auf wenige Millionstel des Sollwerts genau stabil. Auch die Position des Strahls wird auf weniger als 0,2 Millimeter konstant gehalten. Mit diesen Werten nimmt MAMI unter den Linearbeschleunigern weltweit einen Spitzenplatz ein.
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>> Ein paar Zahlen
Betriebsstunden seit 1979: 192.000
Strecke ds Elektronenstrahls von der Elektronenkanone bis zum Experiment: 7.200 Meter
Diplomarbeiten und Doktorarbeiten seit 1979: 50 bzw. 19
Gewicht Umlenkmagnete: 2x450 t (MAMI B), 4x250 t (MAMI C)

>> MESA - MAINZ ENERGY RECOVERING SUPERCONDUCTING ACCELERATOR

Der Linearbeschleuniger MESA (Mainz Energy recovering Superconducting Accelerator) wird derzeit auf dem Gutenberg-Campus gebaut. Mit dem neuartigen energierückgewinnenden Betriebsmodus (engl. Energy Recovery Linac, ERL) wird MESA sehr energiesparend arbeiten. Dadurch erreicht der Beschleuniger eine extrem hohe Strahlintensität, die sonst nur mit einem immensen Energieaufwand machbar wäre: Sehr viele Teilchen werden auf eine winzige Fläche des Targets fokussiert. Es finden entsprechend viele Teilchenkollisionen in kurzer Zeit statt. Das ermöglicht die Suche nach sehr seltenen Ereignissen, wie beispielsweise dem Zerfall von Dunklen Photonen oder anderen, bisher unbekannten Teilchen.

Zudem erzeugt MESA einen extrem stabilen und scharf definierten (fokussierten) Strahl, der auf wenige Mikrometer stabil gehalten werden kann. Außerdem wird MESA eine sehr hohe Strahlqualität aufweisen: Alle Elektronen erhalten im Beschleuniger genau die gleiche Bewegungsenergie von 155 MeV. Das sind optimale Voraussetzungen für wichtige Präzisionsexperimente.
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>>Ein paar Zahlen
Herzstück: zwei Kryomodule mit jeweils zwei Hohlraumresonatoren mit jeweils neun Kavitäten
Temperatur Kryomodule: -271 Grad Celsius (Supraleitende Beschleunigertechnik)
Dicke der Betondecke für die nue MESA Halle: 2,25 Meter

 

  1. Wie viele Betriebsstunden hat der MAMI Beschleuniger seit 1979 geleistet?
    a. etwa 19.200
    b. etwa 192.000
    c. etwa 1.920

  2. Wie heißt der neue Teilchenbeschleuniger der der JGU?
    a. MESA
    b. MEGA
    c. MARS

  3. Wie hoch ist der Anteil Dunkler Materie an der gesamten Materie im Universum?
    a. 4 Prozent
    b. 24 Prozent
    c. mehr als 80 Prozent

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