Strahlpolarimetrie am CBELSA/TAPS Experiment

Abstract

Bei der Identifizierung von Nukleonresonanzen spielen Polarisationsobervablen eine entscheidene Rolle. Für die Photoproduktionsexperimente des CBELSA/TAPS-Aufbaus an der Beschleunigeranlage ELSA wurden im Rahmen dieser Arbeit linear und zirkular polarisierte Photonenstrahlen realisiert und bereitgestellt. Linear polarisierte Photonen wurden unter Ausnutzung der kohärenten Bremsstrahlung an einem Diamantkristall erzeugt. Durch Ausrichten des Kristalls konnten in der Bremsstrahlungsverteilung kohärente Intensitätsüberhöhungen in Form von ausgeprägten Kanten generiert werden. Die Anzahl der in der Überhöhung liegenden linear polarisierten Photonen bestimmt im Vergleich zum inkohärent erzeugten Untergrund den Polarisationsgrad. Die Lage der kohärenten Kante konnte mit Hilfe von Kontrollverteilungen auf eine beliebige Position im gemessenen Energiespektrum eingestellt sowie der Polarisationsgrad der Photonen optimiert werden. Zur Erzeugung von zirkular polarisierten Photonen werden longitudinal polarisierte Elektronen am Bremsstrahlungstarget benötigt. Der Polarisationstransfer des Bremsstrahlungsprozesses ist eindeutig durch die QED gegeben, so dass der Polarisationsgrad der Photonen über eine Messung der Elektronenstrahlpolarisation bestimmt werden kann. Mit diesem Ziel wurde ein erstmals am CBELSA/TAPS-Experiment eingesetztes impulsselektierendes Møllerpolarimeter entwickelt und in die Photonenmarkierungsanlage integriert. Über einen Wechsel der Strahlhelizität wurde die Zählratenasymmetrie für parallele und antiparallele Strahl- und Targetelektronen gemessen und der Polarisationsgrad der Elektronen bei Strahlenergien von 2350 MeV auf typischerweise über 60% bestimmt. Mit Hilfe von dedizierten Testmessungen und Simulationen wurde die Funktionalität des Møllerpolarimeters überprüft und die relative systematische Unsicherheit auf 1% bestimmt. Seit 2007 befindet sich das für die Doppelpolarisationsexperimente essentielle Møllerpolarimeter im laufenden Betrieb. Abschließend wurde eine Methode skizziert, in der über die bekannte Wirkungsquerschnitts-Asymmetrie der Photoproduktion von Eta-Mesonen das für die Experimente relevante Produkt aus Strahl- und effektiver Targetpolarisation bestimmt werden kann.