Hauptseminar: Der Urknall und seine Teilchen
Das AMS-Experiment
Kurzer Überblick
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Alpha-Magnet-Spektrometer
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Teilchendetektor
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AMS-01: kurzer Testlauf mit Spaceshuttle im All (1998)
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AMS-02: stationärer auf der ISS
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Seit 19.Mai 2011 in Betrieb
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Untersucht Kosmische Strahlung
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600 Physiker, 16 Länder, 59 Institute 1999-2010
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Masse: 8,5 Tonnen
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Maße: 3,1 m x 3,4m x 4,5 m
Gliederung
1. Entwicklung und Geschichte 2. Aufbau und Funktionsweise
Übergangsstrahlungsdetektor Flugzeitdetektor
Spurdetektor Magnet
Antikoinzidenzzähler Cherenkovdetektor
Elektromagnetisches Kalorimeter
3. Zusammenfassung
Entwicklung
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Cern
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600 Physiker, 16 Länder, 59 Institute
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11 Jahre
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KIT: Übergangsstrahlungsdetektor
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16 Mai 2011: Start der Endeavour
Entwicklung
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1995: Samuel Ting
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1998: AMS 01 Testflug
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1999-2011: Bau von AMS
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Entwicklung
2003: Columbia Katastrophe
Einstellung des Spaceshuttle-Programms
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2008: Genehmigung des Shuttle Flugs für AMS-02
Entwicklung
Entwicklung in Cern Beteiligte Personen, Geschichtliches Aufjedenfall viele Bilder mit Space shuttle weltraum usw..
2010: Verlängerung der ISS Laufzeit bis 2020 (2028?)
Das Magnetendilemma
Was sucht AMS?
● Antimaterie-Galaxie:
Anti-Helium als Beweis
● Dunkle Materie:
indirekter Nachweis, Annihilationsprodukte
● Kosmische Strahlung:
Energiespektren, Propagationsmodelle, Ursprung der Teilchen
Quellen der Kosmischen Strahlung
● Supernovae
difuser Weg, WW mit Gas
● Gas
p+Gas->Pionen
->Elektron/Positron+ X ->Photon + X
● Pulsare
Photonen, Elektronen, Positronen
● DM ?
Wimp annihilation
„The most exciting objective of ams is to probe the unknown; to search for
phenomena which exist in nature that we have not yet imagined nor
had the tools do discover“
Aufbau und Funktionsweise
Übergangsstrahlungsdetektor (TRD)
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Ladung induziert im Medium Spiegelladung
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Veränderlicher Dipol geht beim Übergang verloren
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Übergangsstrahlung wird emittiert
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Intensität proportional zu: γ= E mc 2
Übergangsstrahlung
Übergangsstrahlungsdetektor (TRD)
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20 Lagen 20mm dickes Radiatorvlies
(Polypropylen
Polyethylen Fasern)
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Proportionaldraht-
kammerröhrechen
unter jeder Lage Vlies
Übergangsstrahlungsdetektor (TRD)
γ= E mc 2
m e = 0,5 MeV
m
p= 940MeV m p = 940 MeV
Flugzeitdetektor (TOF)
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4 Lagen, 2 ober- und unterhalb des Magneten
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1 TOF Element:
8 Szintillationsstreifen
hergestellt aus Polyvinyltoluol (PVT)
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Anregung von Molekülzuständen Emission von Fluoreszenzlicht
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Geschwindigkeit des Teilchens bis
zu 98% Lichtgeschwindigkeit
Spurdetektor (Tracker)
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9 Lagen aus doppelseitigen Siliziumstreifensensoren
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192 Siliziumstreifen
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Lagen 1 und 9 außerhalb des Magneten
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Krümmung im Magnetfeld
Spurdetektor (Tracker)
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Messgröße der Krümmung:
Rigidität [R]=Volt
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Elektronen- Lochpaare
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Beschleunigung in Richtung n- und p-Halbleiterstreifen
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Bestimmung des Durchstoßpunktes
R = B ∗ r = p
Z ∗ e
Permanentmagnet
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Neodym-Eisen-Bor
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Ferromagnet
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0,15 T (geplant 0,87 T)
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Weltraumqualifikation
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Laufzeit bis 2028?
Antikoinzidenzzähler (ACC)
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16 Szintillatorbahnen
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Zylindrisch zwischen
Magnet und Spurdetektor
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Zurückweisen seitlich
einfallender Teilchen
Antikoinzidenzzähler (ACC)
Ring abbildender Cherenkov Detektor
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RICH
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Radiatorplatte
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Zylinderförmiger Spiegel
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Ebene aus Photomultipliern
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Cherenkov Effekt
Ring abbildender Cherenkov Detektor
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Atome längs der Flugbahn kurzzeitig Polarisiert
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Ladungsverschiebung bewirkt Emission von em-Wellen
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v>c (im Medium) Wellen interferieren nicht
cos (Θ)= 1
n β m = R ∗ Z ∗ √ 1 −β
β
Elektromagnetisches Kalorimeter
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9 Superlagen mit Lichtleiter im Absorbermaterial
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Je 11 Lagen 1 mm dickes Blei
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Wechselwirkung mit Materie
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Leptonen, Photonen: em-Schauer
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