Die Elektronen-Stretcher-Anlage ELSA wird von dem Physikalischen Institut der Universität Bonn und dem Land Nordrhein-Westfalen betrieben. Sie umfasst einen Elektronenbeschleuniger sowie Experimentieranlagen zur Untersuchung der Resonanzstruktur von Protonen, Neutronen und Mesonen. Der eigentliche Beschleuniger besteht aus drei Stufen (Injektor-LINAC, Booster-Synchrotron und Stretcher-Ring) und liefert einen Strahl polarisierter oder unpolarisierter Elektronen mit variabler Energie von maximal 3,5 GeV und hohem Tastverhältnis. Ein interner Strahl von max. 200 mA kann gespeichert werden, was für (inzwischen ausgelaufene) Synchrotronstrahlungsexperimente im Bereich der Materialforschung und der Festkörperphysik genutzt wurde.
Forschung am Elektronenbeschleuniger
ELSA
Für das Hauptforschungsgebiet der Hadronenphysik können Ströme von mehreren nA extrahiert und zu den verschiedenen Experimentierplätzen transferiert werden. Im Rahmen nationaler und internationaler Kollaborationen wurden hochentwickelte Detektoren mit besonderer Empfindlichkeit für photonreiche Endzustände über große Raumwinkelakzeptanz für die Spektroskopie von photo- und elektroproduzierten Endzuständen in Betrieb genommen: Crystal Barrel mit TAPS und BGO-Ball mit magnetischem Spektrometer. Die lokal und bei Partnern vorhandene Expertise für die Konstruktion und Integration polarisierter Festkörper-Targets in die Aufbauten erlaubt die Durchführung von hochselektiven Doppelpolarisationsexperimenten zum Studium der Anregungen von Baryonresonanzen mit hochenergetischen Photonen. Die ELSA-Anlage bildete den Kern des DFG-Sonderforschungsbereiches SFB/TR 16 (Elektromagnetische Anregungen subnuklearer Systeme), der sich experimentell und theoretisch mit Baryonresonanzen befasste.
Arbeitsgruppen und Experimente an ELSA
Polarisiertes Target
Das polarisierte Target ist ein Experimentiergerät zur Untersuchung von spinabhängigen Eigenschaften in der Teilchenphysik. Es besteht aus mehreren Einzelkomponenten, mit deren Hilfe der Spin von Nukleonen in einem Festkörper (Targetmaterial) bei tiefen Temperaturen und hohen Magnetfeldern dynamisch ausgerichtet werden kann. Die Arbeitsgruppe »Polarisiertes Target Bonn« befasst sich mit der Entwicklung und dem Bau von Einzelkomponenten sowie dem Betrieb der Targetapparatur an verschiedenen Streuexperimenten an ELSA in Bonn, MAMI in Mainz und COSY in Jülich.
Teststrahl an ELSA
Für den Test von Detektoren der Hochenergiephysik steht seit Ende 2016 eine dedizierte Strahlführung zur Verfügung, die einen direkten Elektronenstrahl mit einer maximalen Energie von 3,2 GeV liefert. Der extrahierte Strahlstrom kann in einem weiten Bereich von Attoampere (wenige kHz Elektronenrate) bis zu 100 pA variiert werden.