SpeicherRing

Speicherring, auch Storage Ring, ist eine Form des Teilchenbeschleunigers, in dem geladene Teilchen in einer geschlossenen Kreisbahn zirkulieren und über längere Zeiträume energetisch stabil gehalten werden. Im Gegensatz zu linearen Beschleunigern werden die Teilchen nicht auf einer geraden Strecke beschleunigt, sondern in der Ringbahn gehalten, während Energieverluste durch Synchrotronstrahlung durch wiederholte Energiezufuhr kompensiert werden.

Der Ring wird durch ein Magnetlattice gesteuert, bestehend aus Dipolmagneten, die die Bahn biegen, und Quadrupol- (und höheren Ordnungsmagneten), die die Strahlfokussierung übernehmen. Radio-Frequency (RF)-Anlagen liefern kontinuierlich Energie, um Verluste durch Synchronstrahlung auszugleichen und den Teilchenstrom zu halten. Der Strahl läuft durch eine Vakuumkammer, um Kollisionen mit Restgasen zu minimieren. Die Eigenschaften des Lattices, Emittance, Energie und andere Parameter bestimmen die Qualität und Nutzbarkeit des Strahls für Experimente.

Anwendungsgebiete umfassen die Erzeugung hochheller Synchrotronstrahlung in Elektronenspeicherringen (Synchrotronlichtquellen) sowie Forschungs-Speicherringe für Kollisionsbeobachtungen mit Protonen, Ivyonen oder Elektronen. Elektronenspeicherringe liefern Licht in Bereichen von Ultraviolett bis Röntgen, genutzt für Materialforschung, Strukturaufklärung und Spektroskopie. Hadronen- und Ionenspeicherringe dienen der Hochenergiephysik, indem sie Kollisionen von schweren Teilchen ermöglichen. Große Beschleunigerkomplexe verwenden Speicherringe oft in mehreren vernetzten Ringsystemen, zum Beispiel am CERN (LHC) oder in Brookhaven (RHIC).

Geschichte: Die Idee geschlossener Bahnen entwickelte sich in den 1940er Jahren; in den 1950er und 1960er Jahren entstanden die ersten Elektronenspeicherringe. Seitdem haben Speicherringe eine zentrale Rolle in der Grundlagenforschung und in der Anwendung von Synchrotronstrahlung.