Das Droplettarget
Moderne Teilchenbeschleunigerexperimente wie das PANDA oder MAGIX Experiment stellen hohe Ansprüche an die verwendeten Targets. So sollen die Targetdichten groß sein, um hohe Ereignisraten zu garantieren und die Vertexpunktrekonstruktion soll so genau wie möglich sein, um den physikalischen Untergrund effektiv minimieren zu können. Neben dem Münsteraner Cluster-Jet Target ist eine weitere Möglichkeit, ein solches Target bereitzustellen, das Droplettarget, welches derzeit von unserer Arbeitsgruppe entwickelt und aufgebaut wird.
Wie beim Münsteraner Cluster-Jet Target soll das Droplettarget mit Wasserstoff arbeiten, also Wasserstofftropfen bilden. Dazu wird bei einem Droplettarget Wasserstoff auf ungefähr 20K heruntergekühlt und im flüssigen Zustand mit geringem Druck durch eine feine Düse mit 10µm Durchmesser gepresst. Mithilfe eines Piezoelements wird diese Düse Oszillationen ausgesetzt, die den natürlichen Tröpfchenbildungsprozess unterstützen und einen regelmäßigen, gleichförmigen Tröpfchenstrahl garantieren. Nach ihrer Bildung gelangen die Tropfen in ein Vakuum von 10-2 - 10-3 mbar. Hierbei muss verhindert werden, dass die Tropfen im Vakuum zu schnell ausfrieren, da dies eine gleichmäßige Tropfenbildung beeinträchtigen könnte. Aus diesem Grund wird die eigentliche Düse von einer weiteren, deutlich größeren Düse umschlossen, in der die Tripelpunktbedingungen von Wasserstoff vorherrschen, um ein vorzeitiges Ausfrieren der Tropfen zu verhindern.
Während das Droplettarget sich im Bau befindet, gibt es mehrere wichtige Aufgabenfelder, mit denen sich Bachelor-/Masterstudierende sowie Promovierende befassen können, um eine reibungslose Inbetriebnahme des Targets zu ermöglichen. Dazu gehört z.B. der Bau und die Inbetriebnahme eines optischen Monitorsystems, mit dem mithilfe von ultrakurzen Laserpulsen im ns-Bereich einzelne Tröpfchen abgebildet und bezüglich ihrer Größe und Geschwindigkeit analysiert werden sollen, sowie die Programmierung verschiedener Kontrollsoftware, um die verschiedenen Aspekte des Targets steuern zu können.
Nach der Fertigstellung des Droplettargets wird diese Apparatur für ein langfristiges und spannendes Forschungs- und Entwicklungsprogramm zur Verfügung stehen, welches neben den Arbeiten im Institut für Kernphysik auch Einsätze an externen Teilchenbeschleunigern oder Hochleistungslasern einschließen soll.