M7 Linear Collider

Thema

Ein Linearbeschleuniger lässt zwei Teilchenstrahlen – typischerweise Elektronen und Positronen – kollidieren, die jeweils in einem eigenen Linearbeschleuniger (Linac) beschleunigt wurden. Dieser Maschinentyp wurde bereits zu Beginn dieses Abschnitts beschrieben. Die Strahlen werden aufeinander gerichtet, anstatt in einem gemeinsamen Ring zirkulieren zu lassen. Diese Architektur vermeidet vollständig Synchrotronstrahlung, die in den Grundlagen als dominanter Designfaktor für Elektronen identifiziert wurde, da jedes Teilchen die Beschleunigungszone nur einmal durchläuft und keine gekrümmte Flugbahn beschreibt. Dies ist die einzige praktikable Methode, um Elektron-Positron-Kollisionen mit Energien zu erreichen, die weit über denen eines ausreichend großen Rings liegen. Der Nachteil besteht darin, dass im Gegensatz zu einem Speicherring, in dem derselbe Strahl bei jeder Umdrehung wiederholt kollidiert, in einem Linearbeschleuniger jedes Teilchenpaket nur einmal kollidiert und anschließend verworfen wird. Daher ist es notwendig, einen kontinuierlichen Strom neuer, qualitativ sehr hochwertiger Pakete zu erzeugen, die am Kollisionspunkt extrem komprimiert sind, um eine Kollisionsdichte zu erreichen, die mit der eines Rings vergleichbar ist. Um solch extreme Kompression ohne die zuvor beschriebenen Mehrgangkühlungstechniken zu erreichen, sind Elektronen- und Positronenquellen mit extrem niedriger Anfangsemittanz und hochpräzisen Endfokussierungssystemen erforderlich. Eine weitere Herausforderung dieser Architektur ist der Disruptionseffekt: Beim Aufeinandertreffen zweier sehr dichter Pakete entgegengesetzter Ladung wirkt das intensive elektrische Feld des entgegengesetzten Pakets im Moment der Kollision wie eine zusätzliche Linse auf die Teilchen des anderen Pakets, krümmt deren Flugbahnen und verändert das verfügbare Energiespektrum geringfügig. Dieses Modul, das zunächst die Kosten der Krümmung vermeidet, zeigt somit letztendlich, dass diese Kostenersparnis mit dem ständigen Bedarf an einem kontinuierlichen Strom perfekter Pakete einhergeht.

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