Microtrón de Maguncia

La sala experimental más grande del complejo acelerador MAMI alberga tres espectrómetros magnéticos de enfoque de alta resolución operados por la Colaboración A1 . La alta resolución de momento (${\displaystyle \Delta }$p/p <${\displaystyle 10^{-4}}$Junto con la gran aceptación en ángulo sólido (hasta 28  msr) y en momento (hasta 25 %), esta configuración resulta ideal para la dispersión de electrones en coincidencia con la detección de hadrones. Uno de los espectrómetros puede inclinarse hasta un ángulo fuera del plano de 10°, lo que permite la cinemática fuera del plano. Un polarímetro de retroceso de protones, en combinación con el haz polarizado MAMI y un blanco de gas helio-3 polarizado, proporciona acceso a una amplia variedad de observables de espín. Un cuarto espectrómetro (KAOS/A1), que cubre altos momentos con una longitud de trayectoria moderada para la detección de kaones, se encuentra actualmente en fase de puesta en marcha. Los principales objetivos físicos son:

• Los factores de forma en la dispersión elástica de electrones son algunas de las observables más fundamentales características de los sistemas nucleares y subnucleares. Están directamente relacionados con las densidades espaciales transversales de carga y magnetización. En MAMI, la dispersión elástica electrón-nucleón se estudia  con una precisión muy alta para transferencias de momento pequeñas Q² < 2 GeV²/c².
• En la dispersión inelástica radiativa de electrones, donde se emite un fotón adicional de baja energía (dispersión Compton virtual), se puede estudiar la respuesta de los nucleones a campos electromagnéticos cuasiestáticos. Esta respuesta se describe en términos de polarizabilidades y su distribución espacial.
• La dispersión inelástica de electrones en coincidencia con mesones (piones, etas, kaones) proporciona información sobre el espectro de excitación de protones y neutrones. Los factores de forma para la transición de un nucleón a estados excitados específicos pueden estudiarse con alta precisión.
• La estructura y las funciones de onda de los núcleos e hipernúcleos, donde un protón o neutrón ha sido reemplazado por un barión lambda o sigma más pesado, se estudian mediante la dispersión de electrones en núcleos en coincidencia con nucleones expulsados ​​o mesones producidos.

La Colaboración A2 estudia las reacciones inducidas por fotones de alta energía incidentes sobre nucleones o núcleos. Se produce un haz de fotones con energía y flujo conocidos mediante bremsstrahlung utilizando un espectrómetro de etiquetado específico proporcionado por la Universidad de Glasgow . Un haz de electrones polarizado produce fotones polarizados circularmente. Se pueden obtener fotones polarizados linealmente a partir de bremsstrahlung coherente en un radiador de cristal orientado. La parte central del sistema de detección es un calorímetro hermético que consta del detector Crystal Ball (672 cristales de NaI) en combinación con el detector TAPS (384 cristales de BaF₂ ₎ en dirección frontal. Para el seguimiento e identificación de partículas cargadas, se instalan dos capas de cámaras proporcionales coaxiales multihilo y un barril de 24 contadores de centelleo que rodean el blanco dentro de la cavidad de la esfera Crystal Ball. Un blanco de espín congelado para protones y deuterones polarizados es de particular importancia para el estudio de los grados de libertad de espín.

Los principales objetivos de la física son:

• Los protones y neutrones se excitan al absorber un fotón. Si la energía del fotón es suficientemente alta, se emiten mesones. Las probabilidades de estas reacciones de producción de mesones, así como su dependencia angular y de espín, proporcionan información indispensable sobre los estados excitados de los nucleones y la dinámica mesón-nucleón.
• Las polarizabilidades eléctricas y magnéticas son conceptos bien conocidos en la física clásica, que describen la influencia de campos eléctricos y magnéticos estáticos sobre sistemas compuestos. En el caso de protones y neutrones, las polarizabilidades escalares y dependientes del espín pueden medirse mediante dispersión Compton de baja energía .
• En MAMI${\displaystyle \eta }$y${\displaystyle \eta '}$Los mesones se fotoproducen con alta frecuencia. Con el detector Crystal Ball, se pueden estudiar los modos de desintegración de estos mesones en un entorno prácticamente libre de ruido de fondo.
• La distribución de carga dentro de los núcleos se ha medido con gran precisión en experimentos de dispersión de electrones. La información sobre la distribución de la materia se puede obtener a partir de la producción fotoinducida coherente de piones en los núcleos, donde el fotón y el pión interactúan coherentemente con todos los protones y neutrones dentro del núcleo.

Aquí puede encontrar una base de datos de publicaciones .

La Colaboración A4 mide pequeñas asimetrías en la sección transversal de dispersión elástica de electrones polarizados sobre un blanco no polarizado, básicamente hidrógeno o deuterio. Las transferencias de momento logradas, ya sea en la configuración de ángulo hacia adelante o hacia atrás del detector, varían entre 0,1  GeV²/c² y 0,6  GeV²/c². Un blanco de hidrógeno líquido de alta potencia de 10  cm o 20  cm de longitud y un haz de electrones polarizados de I = 20  μA dan lugar a luminosidades del orden de${\displaystyle L=10^{38}~{\rm {cm^{2}/s\ .}}}$Los electrones dispersos se miden mediante un calorímetro de fluoruro de plomo segmentado de absorción total, que maneja frecuencias de eventos de aproximadamente 100  MHz. El grado de polarización del haz de electrones se mide simultáneamente con el experimento principal mediante un polarímetro de retrodispersión Compton láser.

Existen dos objetivos principales en física:

• Se miden asimetrías de dispersión de electrones que violan la paridad mediante un haz de electrones polarizado longitudinalmente. Utilizando datos del Modelo Estándar de la Física de Partículas, se determina la contribución de los quarks marinos extraños a los factores de forma eléctricos y magnéticos del nucleón.
• Utilizando un haz de electrones polarizado transversalmente, las asimetrías observadas surgen, en primera aproximación, de la interferencia entre las amplitudes de intercambio de uno y dos fotones. Estas asimetrías son sensibles a los estados intermedios excitados del nucleón. Es posible determinar la parte imaginaria de la amplitud de intercambio de dos fotones.

Aquí puede encontrar una lista de publicaciones .

La colaboración X1 en MAMI desarrolla fuentes de radiación novedosas y brillantes, y explora su potencial para diversas aplicaciones. El espectro electromagnético abarca desde el infrarrojo lejano hasta el rango de rayos X duros. "Brillante" significa que se emite un gran número de fotones en un haz concentrado desde un punto pequeño. En MAMI, es posible obtener haces con diámetros de hasta el rango submicrométrico. Entre los mecanismos de producción explorados se incluyen la radiación Smith-Purcell en el rango espectral infrarrojo y óptico, la radiación de ondulador en el rango de rayos X blandos, así como la radiación de canalización, la radiación X paramétrica y la radiación de transición en el rango de rayos X duros. Puede consultar la lista de publicaciones aquí .