Ein Experiment, das kleinste Wirkungsquerschnitte messen will, muß die höchstmögliche Luminosität erreichen. Die Luminosität L (Reaktionswahrscheinlichkeit) berechnet sich nach
L = n(beam) × n(target) × f × o
wobei n(beam/target) die Anzahl der Protonen in Strahl bzw. Target angibt. f ist die Umlauffrequenz der Strahlprotonen. Der letzte Faktor o gibt den Überlapp von Strahl und Target an. Das Ziel ist, o=100% zu erreichen.
Die horizontale Größe x des Strahlflecks, also der Fläche, in der der Strahl das Target durchdringt, wird durch vier Faktoren bestimmt. Das sind einmal die Strahlparameter
x = 2 × sqrt( e × beta_x(s) + D_x(s)**2 × (dp/p)**2 )
in vertikaler Richtung gibt es keine Dispersionseffektey = 2 × sqrt( e × beta_y(s) )
Die Strahlparameter e und dp/p lassen sich durch Strahlkühlung (Elektronen-, stochastische Kühlung) verringern, die Maschinenparameter minimiert man durch Berechnung einer speziellen Strahloptik. Dazu variiert man die Stärke der 24 Quadrupole in den gebogenen Beschleunigerabschnitten, die Quadrupole sind übrigens zu sechs 'Familien' mit abwechselnd fokussierender und defokussierender Wirkung kombiniert.
Die spezielle COSY-11 Strahloptik hat die Eigenschaft, daß die Dispersion am Targetort zu Null reduziert ist, und die Strahlgröße nur durch die beta-Funktion bestimmt wird, die wiederum verringert werden konnte. Der resultierende Strahlfleck ist schmaler als der Targetstrahldurchmesser und bewirkt einen Überlapp von 100%.
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