DESY

Le DESY (le E d'eutsches de D lektronen le nchrotron de Sy de , " ; Électron allemand Synchrotron" ;) est le plus grand centre allemand de recherches pour la physique de particules de , avec des emplacements dans le Hambourg et le Zeuthen .

Les buts principaux de DESY sont recherche fondamentale dans la physique de particules de et recherche avec le rayonnement de synchrotron . Pour ce DESY se développe et des courses plusieurs accélérateurs de particules DESY est financées par les services publics et est un membre de l'association de Helmholtz de des centres nationaux de recherches.

DESY a été fondé le 18 décembre , le 1959 à Hambourg au moyen d'un traité signé par le Ministre fédéral pour l'énergie atomique Siegfried Balke et maire Brauer maximum de Hambourg.

Fonctions

La fonction de DESY est recherche fondamentale scientifique avec une emphase sur les trois matières suivantes :
Développement, construction et exploitation de

s accélérateurs de particules.
Exploration des caractéristiques fondamentales de la matière et des forces dans le cadre de la physique de particules de .
Utilisation du rayonnement de synchrotron dans la physique extérieure, la science des matériaux , la chimie , la biologie moléculaire , la géophysique et la médecine .

Emplacements

DESY se compose de deux emplacements, plus grands à Hambourg, plus petits dans Zeuthen, tous les deux en Allemagne.

Hambourg

L'emplacement de DESY à Hambourg est situé dans à l'ouest de la ville et est lié par l'anneau de PETRA de l'accélérateur de particules . Une partie de l'anneau plus grand de HERA (Anlage d'anneau d'Elektron de Hadron de ) se trouve par l'emplacement, mais la majeure partie des 6.3 kilomètres de l'anneau couru sous le " ; Altonaer Volkspark" ;.

À l'emplacement à Hambourg plus de la recherche de DESY dans la physique de haute énergie avec les particules élémentaires avait eu lieu depuis 1960. Sans compter que les accélérateurs fonctionnants déjà il y a également un laser à électrons libres appelé le XFEL étant développé. Ce projet est censé pour fixer le futur endroit de DESY parmi les centres supérieurs de recherches du monde.

Zeuthen

Le le 1er janvier , le 1992 DESY a obtenu un deuxième emplacement avec l'institut pour la physique de haute énergie au de Zeuthen (für d'Institut Hochenergiephysik IfH) .

DESY Zeuthen contribue actuellement aux expériences à HERA à Hambourg par exemple en évaluant des données. Il collabore également avec DESY Hambourg dans le développement du XFEL.

Zeuthen participe également à deux dans le cadre des projets plutôt peu communs des recherches de DESY :

pour l'astrophysique DESY Zeuthen de neutrino a apporté quelques contributions importantes au développement du télescope AMANDA de neutrino, qui a été construit en 1994 par des scientifiques tout autour du monde chez le Pôle du sud.
Situé dans Zeuthen est le " ; Zentrum für Paralleles Rechnen", où plusieurs ordinateurs à rendement élevé massif-parallèles sont courus et utilisés par exemple pour des calculs dans la physique théorique de particules.

Budget et financement

Le centre de recherches dispose d'un budget annuel du millions de € de CA 160 (=195 millions d'US-$). De ceci, le millions de € 145 vont à Hambourg, le millions de € 15 à Zeuthen. 90% du budget est donné par le ministère fédéral pour l'éducation et la recherche, alors que le repos est fourni par l'état de Hambourg ou de Brandebourg respectivement.

Les expériences aux accelarators sont financées par la participation les instituts allemands et étrangers, qui à leur tour sont souvent financés au moyen de placement public.

Employés et formation

Somme toute 1560 personnes sont employées à DESY, dont 365 sont des scientifiques. Ceux sont distribués sur les deux emplacements comme suit.

Hambourg : 1390 employés, en 300 scientifiques
Zeuthen : 170 employés, en 65 scientifiques

(date : Janvier 2005)

Inclus dans des nombres de thèses sont 100 apprentis aussi bien que les 100 étudiants de diplôme, 430 étudiants de troisième cycle et 240 scientifiques juniors qui sont dirigés par DESY.

Coopération internationale

2900 scientifiques de 33 nations participent à la recherche à DESY. De ceci 1000 effectuent la recherche dans la physique de particules chez HERA, 1900 effectuent la recherche avec le rayonnement de synchrotron à HASYLAB. (date : Janvier 2005)

Le projet international HERA

La construction de l'accélérateur HERA était l'un des premiers projets vraiment internationalement financés de cette grandeur. À l'avance la construction des équipements scientifiques a été toujours financée par le pays dans lequel elle est située. Seulement les coûts pour les expériences ont été portés par la conduite des instituts nationaux ou étrangers. Mais en raison de l'énorme portée du projet de HERA beaucoup d'équipements internationaux ont consenti déjà à l'aide avec la construction. Somme toute plus de 45 instituts et 320 sociétés ont participé avec des donations d'argent et/ou les matériaux dans la construction du service, plus de 20% des coûts ont été portés par les établissements étrangers.

Après l'exemple de HERA, beaucoup de projets scientifiques d'une large échelle sont financés conjointement par plusieurs états. Ce modèle est établi à ce jour et la coopération internationale est assez commune avec la construction de ces équipements.

Accélérateurs de particules, équipements et expériences à DESY

Les accélérateurs de DESY pas été construits d'un seul trait, mais plutôt n'ont ont été ajoutés un pour satisfaire la demande croissante des scientifiques pour que des énergies plus élevées et plus hautes gagnent plus de perspicacité dans des structures de particules. Au cours de la construction de nouveaux accélérateurs les plus anciens ont été convertis en pré-accélérateurs ou en sources pour le rayonnement de synchrotron pour des laboratoires avec de nouvelles tâches de recherches (par exemple pour HASYLAB).

De nos jours les équipements les plus importants de DESY sont l'accélérateur HERA, le laboratoire HASYLAB de synchrotron-recherche et le laser VUV-FEL, le moyen de libre-électron de tests pour le prévu XFEL . Le développement des différents équipements sera décrit chronologiquement dans la section suivante.

DESY

La construction du premier DESY (le E d'accélérateur de particules d'eutsches de D lektronen le nchrotron de Sy de , " ; Électron allemand Synchrotron" ;), dont le nom l'institut soutient toujours, a commencé en 1960. À ce moment-là c'était le plus grand service de cette sorte et pouvait accélérer des électrons à 7. Le le 1er janvier , le 1964 les premiers électrons ont été accélérés dans le synchrotron et la recherche sur les particules élémentaires a commencé.

L'attention internationale s'est concentrée la première fois sur DESY dans 1966 dus à sa contribution à la validation de l'électrodynamique de quantum, qui a été réalisée avec des résultats de l'accélérateur. Dans la décennie suivante DESY s'est établi comme centre d'excellence pour le développement et l'opération des accélérateurs de grande énergie.

Le rayonnement de synchrotron, qui est soulevé comme effet secondaire, a été employé la première fois en 1967 pour des mesures d'absorption. Pour le spectre surgissant il n'y avait pas eu aucune source de rayonnement conventionnelle à l'avance. Le laboratoire de biologie moléculaire européen EMBL s'est servi des possibilités qui se sont présentées avec la nouvelle technologie et dans 1972 ont établi une branche permanente à DESY dans le but d'analyser la structure des molécules biologiques au moyen de rayonnement de synchrotron.

L'électron-synchrotron DESY II et le proton-synchrotron DESY III ont été pris dans l'opération en 1987 et 1988 respectivement comme pré-accélérateurs pour HERA.

DORIS III

DORIS (le font le peicher du S de NG de Ri de ppel- de , " ; storage" de double-anneau ;), construit entre 1969 et 1974, était l'accélérateur en second lieu circulaire de DESY et son premier anneau de stockage avec une circonférence presque de 300 M. construits comme anneau de stockage d'électron-positron, un pourrait conduire des collision-expériences avec des électrons et leurs antiparticules aux énergies de 3. Dans 1978 l'énergie des faisceaux a été levée à 5 GeV chacun.

Avec l'évidence du " ; states" excited de charmonium ; DORIS a apporté une contribution importante au processus de prouver l'existence des quarks lourds. En même année il y avait les premiers essais de la lithographie de rayon X à DESY, un procédé qui plus tard a été raffiné pour radiographier la lithographie de profondeur.

Dans 1987 le détecteur d'ARGUS de l'anneau de stockage de DORIS était le premier endroit où on a observé la conversion d'un B-méson dans son antiparticule, l'anti-B-méson. De celui-ci pourrait conclure qu'il était possible, pour le quark deuxième-lourd - le fond-quark - dans certaines circonstances pour convertir en quark différent. On pourrait également conclure de ceci que le sixième quark inconnu - le quark supérieur - a dû posséder Massachusetts énorme. Le quark supérieur a été trouvé par la suite en 1995 chez le Fermilab aux Etats-Unis.

Après la commission de HASYLAB en 1980 le rayonnement de synchrotron, qui a été produit à DORIS comme sous-produit, a été employé pour la recherche là. Tandis que dans le DORIS commençant était seulement le ⅓ utilisé du temps comme source de rayonnement, de 1993 sur le stockage-anneau a seulement servi que le but sous le nom de DORIS III. afin de réaliser un rayonnement plus intense et plus contrôlable, DORIS a été amélioré en 1984 avec des wigglers et des undulators. Au moyen d'une rangée spéciale d'aimants les électrons accélérés ont pu maintenant être apportés sur un cours de slalom. Par ceci l'intensité du rayonnement de synchrotron émis a été augmentée un cent fois par rapport aux systèmes conventionnels d'anneau de stockage.

DORIS III fournit 42 secteurs expérimentaux, où des instruments de CA 80 sont actionnés dans la circulation. Le temps global de faisceau s'élève par an à 8 à 10 mois.

PETRA II

PETRA (nlage de A d'ing- de R d'andem- de T de lektron- de E d'ositron- de P , " ; facility" de tandem-anneau de positron-électron ;) a été construit entre 1975 et 1978. À l'heure de sa construction c'était le plus grand anneau de stockage de sa sorte et est toujours le deuxième plus grand synchrotron de DESY après HERA. PETRA a à l'origine servi à la recherche sur les particules élémentaires. La découverte du gluon, la particule de porteur de la force nucléaire forte, en 1979 est comptée en tant qu'un des plus grands succès. PETRA peut accélérer des électrons et des positrons à 19 GeV.

La recherche à PETRA mènent à une utilisation internationale intensifiée des équipements à DESY. Les scientifiques de Chine, d'Angleterre, de France, d'Israël, des Pays Bas, de Norvège et des Etats-Unis ont participé aux premières expériences à PETRA à côté de beaucoup de collègues allemands.

En 1990 le service a été pris dans l'opération sous le nom de PETRA II comme pré-accélérateur pour des protons et des électrons/positrons pour le nouvel accélérateur de particules HERA. En mars 1995, PETRA II a été équipé des undulators pour créer des quantités plus élevées de rayonnement de synchrotron avec de plus hautes énergies, particulièrement dans la pièce de rayon X du spectre. Depuis lors PETRA sert HASYLAB de source de rayonnement de synchrotron de grande énergie et possède à cette fin trois secteurs expérimentaux d'essai. Des positrons sont accélérés jusqu'à à 12 GeV de nos jours.

HASYLAB

Le HASYLAB (lab du des nchrotronstrahlungs de Sy de mburger d'ha ou, " ; Rayonnement de synchrotron de Hambourg Laboratory" ;) est employé pour la recherche avec le rayonnement de synchrotron à DESY. Il a été ouvert en 1980 avec 15 secteurs expérimentaux (aujourd'hui il y a de 42). Le laboratoire se touche à l'anneau de stockage DORIS afin de pouvoir employer le rayonnement de synchrotron produit pour sa recherche. Tandis que dans le DORIS commençant a servi seulement un tiers du moment de source de rayonnement pour HASYLAB, puisque 1993 tout son temps de fonctionnement est disponible pour des expériences avec le rayonnement de synchrotron. Sur les 42 secteurs expérimentaux DORIS fournit, là est également trois secteurs expérimentaux d'essai disponibles pour des expériences avec le rayonnement de grande énergie produit avec PETRA d'anneau de stockage.

Après la mise à niveau de DORIS avec les premiers wigglers, qui ont produit un rayonnement bien plus intense, le premier spectre de Moessbauer acquis au moyen de rayonnement de synchrotron a été enregistré à HASYLAB en 1984.

Dans 1985 le développement d'une technologie plus avancée de rayon X a permis pour mettre en évidence la structure du virus de grippe. En année suivante les chercheurs à HASYLAB étaient les premiers pour faire avec succès la tentative des oscillations singulières passionnantes de grille dans les corps solides. Ainsi il était possible de réaliser des analyses des matériaux élastiques, qui étaient possibles avant ceci seulement avec les réacteurs nucléaires par l'intermédiaire de la diffusion de neutrons.

Dans 1987 l'équipe de travail pour la biologie moléculaire structurale de la société maximum de Planck a fondé une branche permanente à HASYLAB. Elle emploie le rayonnement de synchrotron pour étudier la structure des ribosomes.

De groupes de nos jours beaucoup nationaux et étrangers de chercheurs entreprennent leurs expériences à HASYLAB : Somme toute 1900 scientifiques participent au travail. Dans l'ensemble le spectre de la recherche s'étend de la recherche fondamentale aux expériences dans la physique, la science des matériaux, la chimie, la biologie moléculaire, la géologie et la médecine aux coopérations industrielles.

Un exemple est OSRAM, qui depuis récemment emploie HASYLAB pour étudier les filaments de leurs ampoules. Les perspicacités gagnées aidées pour augmenter notamment la durée des lampes dans certains champs d'application.

En outre les chercheurs à HASYLAB ont analysé entre autres les impuretés minuscules en silicone pour des puces, la manière que les catalyseurs fonctionnent, les propriétés microscopiques des matériaux et la structure des molécules de protéine.

HERA

Article principal de : Anlage d'anneau d'Elektron de Hadron de

HERA (nlage de A d'ing- de R de lektron- de E d'adron- de H , " ; Hadron-Électron-Anneau-Facility" ;) étaient le plus grands synchrotron de DESY et anneau de stockage, avec une circonférence de 6336 mètres. La construction du service souterrain a commencé en 1984, et HERA a commencé l'opération le 8 novembre , le 1990. Les deux premières expériences ont commencé à prendre des données en 1992. HERA est principalement employé pour étudier la structure des protons et les propriétés des Quarks . La construction de HERA était une tâche internationale : En plus de l'Allemagne encore 11 pays ont participé au développement de l'accélérateur. HERA a été fermé le 30 juin en 2007.

HERA était le premier et seulement l'accélérateur dans le monde qui pouvait se heurter des protons des électrons ou des positrons. Pour faire ce HERA possible a utilisé principalement les aimants supraconducteurs, qui était également un monde d'abord. À HERA il était possible d'étudier la structure des protons jusqu'à 30 fois plus exactement qu'avant. La résolution a couvert les structures 1/1000 du proton dans la taille. En quelques années à venir on a fait à beaucoup de découvertes au sujet de la composition des protons à partir des quarks et des Gluons .

Les mètres de niveau souterrain de la course des tunnels de HERA 10 à 25 et ont un diamètre intérieur de 5. Pour la construction la même technologie a été employée quant à la construction des tunnels de souterrain. Deux accélérateurs de particules circulaires fonctionnent à l'intérieur du tube. On a accéléré des électrons aux énergies de 27.5 GeV les autres protons un aux énergies de 920 GeV dans la direction opposée. Les deux faisceaux ont accompli leur cercle presque à la vitesse de la lumière, faisant approximativement 47 000 révolutions par seconde.

À deux endroits de l'anneau l'électron et le faisceau de proton ont pu être apportés à la collision. Dans les électrons ou les positrons de processus sont dispersés aux constituants des protons, les Quarks . Les produits de ces collisions de particules, du lepton dispersé et des quarks, qui sont produits par la fragmentation du proton, ont été enregistrés dans les détecteurs énormes. En plus des deux zones de collision il y a deux zones supplémentaires d'interaction. Chacune des quatre zones est placé dans de grands halls subterraneous. Un groupe international différent de chercheurs étaient au travail dans chaque hall. Ces groupes se sont développés, ont construit et de maison-hauts, complexes de mesure dispositifs de course en beaucoup d'années de travail coopératif et évaluent d'énormes quantités de données.

Les expériences dans les quatre halls seront présentées dans la section suivante :

H1

H1 est un détecteur universel pour la collision des électrons et des protons et a été situé dans le nord de HERA-Hall de DESY. Il avait été en activité depuis 1992, × mesurés de 12 m ; × 10m ; 15 m et pèsent 2 800 tonnes.

Il a été conçu pour le déchiffrage de la structure intérieure du proton, de l'exploration de l'interaction forte aussi bien que la recherche de nouveaux genres de matière et des phénomènes inattendus dans la physique de particules.

ZEUS

Le ZEUS est comme H1 un détecteur pour des collisions d'électron-proton et a été situé en sud de HERA-Hall. Construit en 1992 il a mesuré des × de 12 m ; × de 11 m ; 20 m et pèsent 3600 tonnes.

Ses tâches ressemblent à H1.

HERA-B

HERA-B était une expérience en HERA-Hall occidental qui a rassemblé des données de 1999 au février 2003. En employant le faisceau du proton de HERA, les chercheurs à HERA-B ont entrepris des expériences sur les quarks lourds. Il a mesuré des × de 8 m ; × de 20 m ; 9 m et pesé 1 000 tonnes.

HERMES

HERMES expérimentent en HERA-Hall que l'est a été pris dans l'opération en 1995. Le faisceau d'électrons longitudinalement polarisé de HERA a été employé pour l'exploration de la structure de rotation de des nucléons . À cette fin les électrons ont été dispersés aux énergies de 27.5 GeV à une cible interne de gaz. Cette cible et le détecteur elle-même ont été conçus particulièrement en vue de la physique polarisée par rotation. Elle a mesuré des × de 3.5 m ; × de 8 m ; 5 m et pèsent 400 tonnes.

< ! --Au moment où HERMES peut conduire des mesures incluses du (seulement pour le lepton dispersé) et des mesures semi-incluses du (pour les leptons dispersés et certains des produits hadronic). À l'avenir le recul-détecteur qui a été récemment installé permettra à des chercheurs de conduire des mesures exclusives du (pour tous les produits finaux). -->

FLASH

Le FLASH, à l'origine appelé comme VUV-FEL ( L aser de lectron- de E de ree- de F d'iolet de V de ltra- de U d'acuum- de V de ), est un accélérateur linéaire supraconducteur avec un laser à électrons libres pour le rayonnement dans la chaîne de rayon X vide-ultra-violet et mou du spectre. VUV-FEL est basé sur le TTF (moyen de tests de TESLA), qui a été construit en 1997 pour examiner la technologie qui devait être employée dans le collider linéaire prévu TESLA, un projet qui a été remplacé par la CIT (Collider linéaire international ). À cette fin le TTF a été agrandi de 100 m à 260 M.

À la technologie de VUV-FEL pour le XFEL de futur-projet est examiné aussi bien que pour la CIT. Cinq secteurs expérimentaux d'essai ont été en service depuis la commission du service en 2004.

Le le 6 avril , le 2006 , la direction de DESY a décidé de changer le nom du service. Le nouveau FLASH nommé représente le de reie-Elektronen- du F LAS heu dans l'amburg du H ou l'équivalence dans d'autres langues.

D'autres accélérateurs

En plus de les plus grands, il y a également plusieurs plus petits accélérateurs de particules qui servent la plupart du temps de pré-accélérateurs pour PETRA et HERA. Parmi ces derniers sont les accélérateurs linéaires LINAC I (de 1964 à 1991 pour des électrons), LINAC II (depuis 1969 pour des positrons) et LINAC III (depuis 1988 comme pré-accélérateur pour des protons pour HERA).

Plans à l'avenir

DESY est comporté dans le Collider linéaire international (CIT) de de projet. Ce projet se compose d'un accélérateur 20-40-kilometer-long linéaire. Un consortium international a décidé de le construire avec la technologie à l'origine développée pour le projet de TESLA. Il n'y a eu aucune décision finale sur où construire l'accélérateur.

Un projet européen en collaboration avec DESY prévoit la construction d'un laser à rayon X, le laser à électrons libres de rayon X européen ( XFEL ), qui est censé être de 3 kilomètres de long une fois fini. Il produira les éclairs des rayons X extrêmement courts et puissants qui auront beaucoup d'applications.

En outre PETRA d'accélérateur, qui a été employé comme pré-accélérateur pour HERA, est reconstruit pour être une source de rayonnement de synchrotron pour HASYLAB. Le synchrotron de PETRA III prendra l'opération d'utilisateur en 2009.

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