Magnetisches Horn

Beim magnetischen Horn handelt es sich um ein System zur Fokussierung von Antiprotonen.
Antiprotonen lassen sich produzieren, indem ein Protonenstrahl auf ein Target geschossen wird.
In unserem Fall beträgt die Energie hierfür ~29 GeV.

Die hierbei entstehenden Antiprotonen verlassen das Target als divergenter Teilchenstrom, wie im Bild skizziert:

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Da dieser Prozess nicht besonders effizient ist, werden dabei nur wenige Antiprotonen erzeugt. Um möglichst viele der erzeugten Antiprotonen zum Experiment transportieren zu können, muss der divergente Strahl in einen Parallelstrahl gewandelt, die Antiprotonen also fokussiert werden.

Das wollen wir mittels eines magnetischen Horns erreichen. Im Wesentlichen handelt es sich dabei um einen koaxialen Aufbau, bestehend aus einem Innen- und einem Außenleiter.
Fließt nun Strom durch den Innenleiter hin und durch den Außenleiter zurück, so kann das zwischen den Leitern entstehende Magnetfeld genutzt werden um Antiprotonen abzulenken.
Um die gewünschte Ablenkung zu erreichen wird der Innenleiter nicht als gerades Rohr sondern in einer ganz speziellen Form ausgeführt:

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Um die gewünschte Fokussierung zu erreichen, wird ein Strom von ~400 kA benötigt. Zudem muß das Horn aufgrund seines hohen radioaktiven Strahlungslevels möglichst weit entfernt vom übrigen elektrischen Aufbau der Leistungsimpulstechnik stehen, da die Elektronik ansonsten Schaden nehmen würde. Die hierbei entstehende Induktivität des Gesamtsystems fällt somit vergleichsweise groß aus.

Der benötigt Strom von etwa 400 kA wird erreicht, indem eine Kondensatorbank mit der Kapazität von 2 mF auf ca. 14kV aufgeladen wird. Die gespeicherte Energie liegt dann im Bereich von 200 kJ. Das entspricht in etwa der kinetischen Energie eines durchschnittlichen Autos mit 1400 kg, das mit einer Geschwindigkeit von 60 km/h fährt.

Die Kondensatorbank wird in einem kurzen Strompuls entladen. Ein derartiger Strompuls ist hier gezeigt:

 

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