Teilchenquellen

Elektronenquellen Freie Elektronen zu erzeugen, ist fast ein Kinderspiel. In der Regel reicht es hier schon aus, einen Draht zu erhitzen oder mit Licht zu bescheinen. Die Elektronen treten dann freiwillig heraus und können mit einem elektrischen Feld vom Draht weg beschleunigt werden. In manchen Fällen kann man sich Hitze und Licht auch sparen und saugt die Elektronen mit einem starken elektrischen Feld heraus.

Protonenquellen Aufwendiger ist da schon die Herstellung von Protonen. Bei DESYs Beschleuniger HERA kam dazu ein handelsübliches Wasserstoffgas aus einer Stahlflasche zum Einsatz. Bevor jedoch aus den Wasserstoff-Molekülen Protonen werden, bleibt noch einiges zu tun: Zunächst wird das Gas in seine Atome gespalten und mit zusätzlichen Elektronen elektrisch aufgeladen. Das Ergebnis sind negative Wasserstoff-Ionen, die nun beschleunigt werden können: zunächst auf 750.000 Elektronenvolt, danach in einem kleinen Linearbeschleuniger (LINAC III, Länge: 32 Meter) auf 50 Millionen Elektronenvolt. Am Ende des Linearbeschleunigers prallen die Teilchen auf eine dünne Aluminiumfolie. Dabei legen sie ihre Elektronen ab. Das Resultat sind positiv geladene Wasserstoff-Ionen, also Protonen.

Positronenquelle Um Positronen zu erzeugen, werden bei HERA zunächst Elektronen auf 300 Millionen Elektronenvolt beschleunigt und dann auf ein Stück Wolfram geschossen. Dabei werden die Elektronen abgebremst und strahlen Photonen ab. Aus diesen Photonen können sich nach den Gesetzen der Quantenphysik wieder Elektron-Positron-Paare bilden. Jetzt gilt es nur noch, mit Hilfe von elektrischen und magnetischen Feldern, die Spreu von den Positronen zu trennen. Auf diese Weise entsteht bei einem Einsatz von 100 Elektronen nur ein Positron. Daher werden Positronen in einem kleinen Speicherring mit dem Namen PIA angesammelt. Von dort nehmen sie denselben Weg wie die Elektronen.