Experiment A4 - Forschung

Die A4-Kollaboration beschäftigt sich mit der Messung kleiner Asymmetrien im Wirkungsquerschnitt der elastischen Streuung polarisierter Elektronen an unpolarisiertem Wasserstoff oder Deuterium. Dabei werden Impulsüberträge im Bereich zwischen 0.1 GeV2 und 0.6 GeV2 bei Streuwinkel von 30-40 Grad in Vorwärts- oder 140-150 Grad in Rückwärtskonfiguration erreicht. Die physikalischen Ziele unterscheiden sich je nach Polarisation der Elektronen:

- Bei longitudinaler Polarisation der Elektronen werden paritätsverletzende Asymmetrien gemessen, aus denen sich unter Zuhilfenahme des Standardmodells Beiträge von Strange-Seequarks zu den Vektorformfaktoren von Proton und Neutron bestimmen lassen. Die Kombination der Messungen an Wasserstoff und Deuterium ermöglicht zusätzlich die Bestimmung des axialen Formfaktors des Protons (nukleares Anapolmoment).
- Bei transversaler Polarisation beruhen die beobachteten Asymmetrien auf der Interferenz zwischen Ein- und Zweiphoton-Austausch. Diese Asymmetrien sind sensitiv auf angeregte intermediäre Zwischenzustände des Nukleons. Der Imaginärteil der Zwei-Photon-Austausch-Amplitude kann aus den Messungen bestimmt werden.

Ein Hochleistungswasserstofftarget und ein polarisierter Elektronstrahl mit I=20 µA ermöglichen Luminositäten von etwa L=1038cm-2s-1. Zur Messung der paritätsverletzenden Asymmetrien wurde ein totalabsorbierendes, segmentiertes Bleifluoridkalorimeter aufgebaut, das Einzelereignisse mit einer Rate von 100 MHz verarbeiten kann. Den 1022 Einzelkristallen ist jeweils ein eigenes Elektronikmodul zugeordnet, so daß die Daten parallel verarbeitet werden können. Ein Laser-Compton-Rückstreu-Polarimeter dient der zerstörungsfreien Messung der Elektronpolarisation parallel zum Meßbetrieb. Hierbei wurde erstmalig das Internal-Cavity-Konzept umgesetzt.