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  5. › Teilchenphysik: Beschleuniger ILC…

Ich steh auf dem Schlauch...

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  1. Ich steh auf dem Schlauch...

    Autor: David64Bit 13.06.13 - 19:39

    Ich steh grade total auf dem Schlauch: Wenn ich einen TB größer baue - kann ich dann die Menge der Teilchen, die ich aufeinander Schicken vergrößern, oder vergrößere ich die Geschwindigkeit von zwei Teilchen um eben möglichst nahe an die Lichtgeschwindigkeit zu kommen?

    Wir hatten zwar zufälligerweise heute in der Physikvorlesung das Thema der Teilchenbeschleuniger, aber irgendwie...ja...wie gesagt, ich steh aufm Schlauch.

  2. Re: Ich steh auf dem Schlauch...

    Autor: Cöcönut 13.06.13 - 19:42

    Du erhöhst die Geschwindigkeit und damit die Kollisionsenergie im Massenschwerpunktsystem.
    Pass mal in der Vorlesung besser auf ;-)
    edit: Was war denn das für ne Vorlesung?



    1 mal bearbeitet, zuletzt am 13.06.13 19:44 durch Cöcönut.

  3. Re: Ich steh auf dem Schlauch...

    Autor: David64Bit 13.06.13 - 19:45

    Das war meine Vermutung. Unser Physik Prof hat das erst garnich angeschnitten ;)

    Er hat nur erzählt was man mit Teilchenbeschleunigern machen kann und ein paar Rechnungen und Formeln aufgestellt (von denen 1/4 allerdings falsch waren...wir haben ein paar Mathe "cracks" im Semester, die haben das dann mal eben vorgerechnet...der Prof war sichtlich beeindruckt und meinte dann nur Lapidar "Naja, als Ingenieur haben sie für so Komplexe Rechnungen später eh ihre Mathematiker um sich, die dann solche Dinge für sie berechnen.")

    Danke! :)

  4. Re: Ich steh auf dem Schlauch...

    Autor: Cöcönut 13.06.13 - 19:55

    Euer Prof erzählt euch was über Beschleuniger und erklärt euch nicht warum man größere baut???
    Ich bin geschockt. Das ist ja grad der springende Punkt an der ganzen Sache. Aus meiner Sicht sollte man auch als Ingenieur erfahren dürfen WARUM man etwas baut, und nicht nur wie.
    Ist das ein Maschinenbaustudium was du da machst?

  5. Re: Ich steh auf dem Schlauch...

    Autor: David64Bit 13.06.13 - 20:00

    Cöcönut schrieb:
    --------------------------------------------------------------------------------
    > Euer Prof erzählt euch was über Beschleuniger und erklärt euch nicht warum
    > man größere baut???
    > Ich bin geschockt. Das ist ja grad der springende Punkt an der ganzen
    > Sache. Aus meiner Sicht sollte man auch als Ingenieur erfahren dürfen WARUM
    > man etwas baut, und nicht nur wie.
    > Ist das ein Maschinenbaustudium was du da machst?

    Nein, Optische Elektronik. Grundstudium ist aber das gleiche, was die Maschinenbauer und Mechatroniker bekommen.

    Er hat's erst in der Mitte der Vorlesung angefangen und wurde dann von (durchaus sehr interessanten Fragen zur Kernphysik) unterbrochen...morgen gibt's 3 Vorlesungen Physik am Stück, mal sehen ob er auf das Thema nochmal eingeht ;)

  6. Re: Ich steh auf dem Schlauch...

    Autor: Hanmac 13.06.13 - 20:38

    mich würde eine andere Frage interessieren:
    "wieviele Elektronen/Teilchen kann man in so einen Beschleuniger schütten ohne das sie miteinander oder anderem kollidieren?"

    ich mein wenn man immer mehr Elektronen dort im Kreis Rotieren lassen tut, passiert dann irgendwas?

    (oder würde das sich bloß in einem Blitz irgendwo hin entladen?)

  7. Re: Ich steh auf dem Schlauch...

    Autor: p90 13.06.13 - 20:58

    Hanmac schrieb:
    --------------------------------------------------------------------------------
    > mich würde eine andere Frage interessieren:
    > "wieviele Elektronen/Teilchen kann man in so einen Beschleuniger schütten
    > ohne das sie miteinander oder anderem kollidieren?"
    >
    > ich mein wenn man immer mehr Elektronen dort im Kreis Rotieren lassen tut,
    > passiert dann irgendwas?
    >
    > (oder würde das sich bloß in einem Blitz irgendwo hin entladen?)

    Ich weiß gar nicht wo ich hier anfangen soll.
    1. Gibt es verschiedene Beschleuniger z.B. den hier dargestellten linear Beschleuniger (beschleunigt nur auf einer geraden Linie) oder ringförmige Beschleuniger wie der LHC.

    Normalerweise Buncht man die Partikel, man schnürt sozusagen ein Paket von Elektronen, "legt" das auf eine Bahn und beschleunigt dieses Paket dann. Danach bringt man zwei Pakete auf Kollisionskurs sodass sie gerade an der Stelle wo der Detektor steht kollidieren könnten. Und dann hofft man das sie sich auch Tatsächlich treffen.
    Ist in etwa so als würde man mit zwei Schrotflinten schießen und hoffen das sich die Projektile in der Mitte treffen. Das ist zwar sehr unwahrscheinlich aber wenn man das ein paar Millionen mal die Sekunde macht passiert es halt doch.

    Jetzt zu dem Beispiel mit den rotierenden Elektronen. Was soll da passieren? Entweder sie kollidieren mit was oder eben nicht. Bei dem ersten werden sie gestreut, beim zweiten Fall nichts (außer Bremsstrahlung).

  8. Re: Ich steh auf dem Schlauch...

    Autor: norinofu 13.06.13 - 21:15

    ich glaub der Vergleich mit den Schrotflinten passt nicht, denn die Munition einer Schrotflinte enthält mehrere Geschosse die Schrot genannt werden. Ein Projektil hingegen ist ein "Einzelgänger". Weiterhin wird die Streuung einer Schrotladung größer je weiter sie fliegt.
    ich bin jetzt nicht der Beschleuniger Experte, aber ich denke dieser Effekt wäre kontraproduktiv. Man müsste eher geschlossene Schrotpatronen auf den Weg bringen, die erst bei der Kollision aufbrechen um es mit deinen Paketen zu vergleichen.

  9. Re: Ich steh auf dem Schlauch...

    Autor: p90 13.06.13 - 21:35

    norinofu schrieb:
    --------------------------------------------------------------------------------
    > ich glaub der Vergleich mit den Schrotflinten passt nicht, denn die
    > Munition einer Schrotflinte enthält mehrere Geschosse die Schrot genannt
    > werden. Ein Projektil hingegen ist ein "Einzelgänger". Weiterhin wird die
    > Streuung einer Schrotladung größer je weiter sie fliegt.
    > ich bin jetzt nicht der Beschleuniger Experte, aber ich denke dieser Effekt
    > wäre kontraproduktiv. Man müsste eher geschlossene Schrotpatronen auf den
    > Weg bringen, die erst bei der Kollision aufbrechen um es mit deinen Paketen
    > zu vergleichen.

    Jein, wie gesagt, man hat einen "Bunch". Da sind halt ein paar miliarden (10^11 beim LHC) Partikel drin und natürlich driften die auseinander. Dem wirkt man dann mit Magnetfeldern entgegen um sie wieder zusammen zu pressen. Dazu kommt noch das pro Strahl mehrere Bunche existieren die dicht hintereinander auf der selben Bahn liegen (beim Kreisbeschleuniger).

  10. Re: Ich steh auf dem Schlauch...

    Autor: KeinfreierName 13.06.13 - 21:39

    Das mit der Schrotpatrone wäre eher der LHC.
    Hier hast du ein zusammengesetztes Teilchen (Proton/Schrotpatrone), das beim aufeinandertreffen auf eine andere Patrone wechselwirkt. Dass hier nicht der Aufprall der Patronen sondern die Wechselwirkung von einem Schrotkorn (Quark) der einen Patrone mit einem Schrotkorn aus der anderen Patrone wechselwirkt stört dabei allerdings den Vergelich etwas.

    Wenn du in einem Collider elementare Teilchen hast (Elektronen, Positronen, Myonen oder was auch immer) sind diese nicht wiederum aus anderen Teilchen zusammengesetzt. Daher ja auch elementar. Du hast also schon dein Schrot da drin fliegen, allerdings wird dieses nicht "aufgebrochen". Es ist wiederum die Wechselwirkung zwischen sich entgegenkommenden einzelnen Schrotteilchen. Um genau zu sein ist es ein Schrot und ein Antischrot, die sich gegenseitig auslöschen und durch die frei werdende Energie neue Teilchen erzeugen.

    Prinzipiell stoßen sich in deinem Bunch Elektronen diese durch ihre negative Ladung zwar ab, dem wirkt man aber durch fokussieren mit Hilfe von fetten Magneten entgegen. Idealerweise so, dass in dem Punkt in dem sich die Teilchen begegnen sollen (also in der Mitte eines Detektors) der Strahl den geringsten Durchmesser hat. Dadurch wird die Chance, dass da was passiert vergrößert.

  11. Re: Ich steh auf dem Schlauch...

    Autor: GodsBoss 13.06.13 - 22:43

    > Ich steh grade total auf dem Schlauch: Wenn ich einen TB größer baue - kann
    > ich dann die Menge der Teilchen, die ich aufeinander Schicken vergrößern,
    > oder vergrößere ich die Geschwindigkeit von zwei Teilchen um eben möglichst
    > nahe an die Lichtgeschwindigkeit zu kommen?

    Kommt wohl drauf an, was mit „größer“ gemeint ist – dickere Rohre? ;-)

    Bei einer Vergrößerung der Länge (bei Linearbeschleunigern) bzw. des Radiuses (bei Ringbeschleunigern) geht es um eine höhere Geschwindigkeit. Beim Linearbeschleuniger ist es klar – mehr Strecke bedeutet mehr Zeit, um die Teilchen zu beschleunigen. Bei Ringbeschleunigern geben die Teilchen Synchotronstrahlung ab, die hängt u.a. von der Krümmung ab, je kleiner, desto weniger, also sind in Ringbeschleunigern höhere Geschwindigkeiten möglich.

    Reden ist Silber, Schweigen ist Gold, meine Ausführungen sind Platin.

  12. Re: Ich steh auf dem Schlauch...

    Autor: KeinfreierName 13.06.13 - 22:59

    Allerdings ist die Synchrotronstrahlung beim LHC nicht das Limitierende. Hier kommt viel mehr zum Tragen das du die schweren Protonen nicht mehr um die Kurve bekommst. Mit stärkeren Magneten würde da schon noch was gehen.

    Die emmitierte Synchrotronstralung geht ja mit der 1/Masse^4.
    Da das Verhältniss der Massen Proton/Elektron=1800, ist der Einfluss der Synchrotronstrahlung bei Protonen um einen Faktor 10^13 unterdrückt.

  13. Re: Ich steh auf dem Schlauch...

    Autor: Cöcönut 13.06.13 - 23:07

    Die Magneten die am LHC zum Einsatz kommen sind so ziemlich das non-plus-ultra von dem was derzeit machbar ist. Aber abgesehen davon würden größere Synchrotrons einfach zu groß sein um noch gut einsetzbar sein zu können. Bleibt abzuwarten wie sich das entwickelt.

  14. Re: Ich steh auf dem Schlauch...

    Autor: GodsBoss 13.06.13 - 23:14

    Danke, man lernt doch nie aus. Zu meiner Verteidigung führe ich mal an, dass ich lediglich interessierter Laie bin. ;-)

    Reden ist Silber, Schweigen ist Gold, meine Ausführungen sind Platin.

  15. Re: Ich steh auf dem Schlauch...

    Autor: KeinfreierName 13.06.13 - 23:15

    Sicherlich geht's derzeit nicht besser, als das was dort verbaut wurde. Ich sag ja auch nur, dass mit *noch* besseren Magneten würde man auch höhere Energien erreichen können, da die Synchrotronstrahlung nicht limitiert.

    Ich bin auch gespannt wo die Reise noch hingeht in der Beschleunigerphysik. Linacs natürlich als nächster Schritt für Präzisionsmessungen, aber dann?
    Vor ein paar Jahren hatte ich mal einen Vortrag über eine Beschleuniger "für die Hosentasche" gehört. Da wurden in einem recht kompakten Gerät Teilchen aus nem Plasma gefeuert. Ich bekomm aber beim besten Willen nichtmehr zusammen, was da mit was für ner Energie rauskam. Für Collider wars auf jeden Fall zu wenig.

    Was sich in jedem Fall (oder viel mehr: hoffentlich) weiter entwickeln wird ist der medizinische Einsatz von Beschleunigern. Muss ja nicht ganz so abgefahren sein, wie am CERN, wo Krebszellen mit Antimaterie beschossen werden, aber kompaktere Geräte zur Strahlentherapie wären schon wünschenswert.

  16. Re: Ich steh auf dem Schlauch...

    Autor: KeinfreierName 13.06.13 - 23:16

    Gern geschehen :)

  17. Re: Ich steh auf dem Schlauch...

    Autor: S-Talker 14.06.13 - 08:59

    David64Bit schrieb:
    --------------------------------------------------------------------------------
    > Das war meine Vermutung. Unser Physik Prof hat das erst garnich
    > angeschnitten ;)
    >
    > Er hat nur erzählt was man mit Teilchenbeschleunigern machen kann und ein
    > paar Rechnungen und Formeln aufgestellt (von denen 1/4 allerdings falsch
    > waren...wir haben ein paar Mathe "cracks" im Semester, die haben das dann
    > mal eben vorgerechnet...der Prof war sichtlich beeindruckt und meinte dann
    > nur Lapidar "Naja, als Ingenieur haben sie für so Komplexe Rechnungen
    > später eh ihre Mathematiker um sich, die dann solche Dinge für sie
    > berechnen.")
    >
    > Danke! :)

    War das eine Uni oder eine Volkshochschule?

  18. Re: Ich steh auf dem Schlauch...

    Autor: NukeOperator 14.06.13 - 15:28

    Cöcönut schrieb:
    --------------------------------------------------------------------------------
    > Die Magneten die am LHC zum Einsatz kommen sind so ziemlich das
    > non-plus-ultra von dem was derzeit machbar ist. Aber abgesehen davon würden
    > größere Synchrotrons einfach zu groß sein um noch gut einsetzbar sein zu
    > können.

    JEIN...
    die Magnete am die am LHC zum Einsatz kommen, sind so ziemlich das nonplusultra, was in den bestehenden Tunnel gepasst hat.
    Wenn man grössere Tunnel baut, kann es gut vorkommen, dass einem jemand die Finanzen abdreht, so geschehen beim SSC [1].

    [1] http://de.wikipedia.org/wiki/Superconducting_Super_Collider

    KeinfreierName schrieb:
    --------------------------------------------------------------------------------
    > Muss ja nicht ganz so abgefahren sein, wie am CERN,
    > wo Krebszellen mit Antimaterie beschossen werden,
    > aber kompaktere Geräte zur Strahlentherapie wären schon wünschenswert.

    Wobei "kompakt" bedeutet, dass die Dinger (Supraleitende Kompakt Zyklotrone) immer noch ca 3-5m Durchmesser haben. Hinzu kommt die Gantry für die Patienten-Betrahlung welche gut auch 6-10m Durchmesser haben kann.
    Sind also nicht gerade Grössenordnungen wie in der Radiopharmazie, wo so ein Zyklotron die Grösse einer Kommode hat und somit bequem irgendwo in einen kellerraum passt. Eher ist dafür ein ganzes Gebäude notwendig (siehe z.B. RPTC München).

    für infos:
    > http://p-therapie.web.psi.ch/proscan.html
    Hersteller:
    > http://www.iba-protontherapy.com/proton-solutions
    > http://www.varian.com/eude/oncology/proton/

  19. Re: Ich steh auf dem Schlauch...

    Autor: KeinfreierName 14.06.13 - 15:47

    Die Idee wäre ja gerade auf das Zyklotron zu verzichten. Hab jetzt auch mal gefunden, wie die Geräte heißen: Kielfeld-Beschleuniger.
    Dort sind durch die enormen Feldstärken 50GeV pro Meter an Beschleunigung machbar. Dadurch müssten die Teilchen die Beschleunigungsstrecke nicht mehrfach durchlaufen und man kann sich den Ring sparen.
    Bekommst halt vermutlich nur Elektronen vernünftig da raus. Da ist mir nicht bekannt, wie die sinnvoll zur Therapie eingesetzt werden könnten.

    Den Raum für die Gantry braucht man natürlich dennoch.

  20. Re: Ich steh auf dem Schlauch...

    Autor: NukeOperator 14.06.13 - 16:10

    KeinfreierName schrieb:
    --------------------------------------------------------------------------------
    > Bekommst halt vermutlich nur Elektronen vernünftig da raus. Da ist mir
    > nicht bekannt, wie die sinnvoll zur Therapie eingesetzt werden könnten.

    sie können...
    aber dafür gibts bereits Geräte mit integriertem LINAC, in der Grössenordnung eines Röntgengeräts.
    Kielfeld wäre zum jetzigen Zeitpunkt finanzieller Overkill

    Warum Protonen statt Elektronen oder Photonen?
    siehe hier: (Bragg Peak)
    > http://p-therapie.web.psi.ch/wirkung1.html

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