Experiment A1 - Forschung

Die A1-Kollaboration betreibt die Spektrometeranlage an MAMI. Der Schwerpunkt unserer Untersuchungen sind Experimente zur Elektronenstreuung an Kernen und Nukleonen.

Die Basis der Spektrometeranlage bilden drei hochauflösende magnetische Spektrometer mit einer Impulsauflösung von besser als δp/p<10-4 und einem abgedeckten Raumwinkel von bis zu ΔΩ=28 msr. Die Spektrometer sind um ein gemeinsames Drehzentrum beweglich montiert, in dem sich Targets aus Festkörpern, gekühlten Gasen oder verflüssigten Gasen (z.B. LH2, LD2) platzieren lassen. Insgesamt werden Strahlströme von bis zu 100 μA verwendet, in der Regel werden Luminositäten bis zu 10 MHz/μbarn erreicht.

Zusätzlich zu den Spektrometern werden für einzelne Experiment zum Teil weitere Detektorsysteme verwendet. Für den Nachweis von Pionen bei niedrigen Energien steht ein Short-Orbit-Spektrometer zur Verfügung, für den Nachweis von Neutronen existieren großflächige Flugzeitwände sowie stark abgeschirmte, segmentierte Szintillator-Detektoren.

Sowohl der Strahl, als auch einige Targets können spinpolarisiert werden. Zusammen mit einem Polarimeter zur Messung der Rückstoßpolarisation in einem der Spektrometer können mit dieser Anlage Polarisationsobservablen bis zur Dreifachpolarisation vermessen werden.

Einen Schwerpunkt unserer Forschung bilden Experimente zur Hadronenstruktur. Hierzu zählen insbesondere die Messung von Formfaktoren der Nukleonen, aber auch Messungen von Polarisierbarkeiten der Nukleonen und Untersuchungen der Wenig-Körperstruktur von leichten Kernen. Darüber hinaus bilden Experimente zur Mesonenproduktion, in unserem Energiebereich hauptsächlich Pionen und Eta-Mesonen, einen Zugang zur Untersuchung von Nukleonresonanzen und zu Tests der chiralen Störungstheorie.

Seit der Inbetriebnahme der letzten Beschleunigerstufe im jahr 2007 sind in der Spektrometeranlage nun auch Reaktionen mit Erzeugung von Teilchen mit s-Quark-Inhalt (Hyperonen, Kaonen) möglich. Zur Untersuchung dieser Reaktionen wurde ein neues Spektrometer installiert, das sehr hohe Impulse bei kurzer Fluglänge vermessen kann. Die kurze Fluglänge ist entscheidend, um Kaonen kurzer Lebensdauer noch mit ausreichender Effizienz vermessen zu können. Mit diesem Spektrometer werden in naher Zukunft Experimente zur assoziierten Produktion, also γ*+p → Λ + K+ und γ*+p → Σ + K, und zur Spektroskopie von Hyperkernen durchgeführt.