Physik der Teilchenbeschleuniger und Synchrotronstrahlungsquellen

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Seit den 1920er Jahren spielen Teilchenbeschleuniger eine zentrale Rolle in der Materieforschung, indem sie Strahlen mit wohldefinierten Eigenschaften für Experimente an Atomkernen und Elementarteilchen liefern. Diese Anlagen sind im Laufe der Zeit aufgrund der erforderlichen hohen Teilchenenergien immer größer geworden und erreichen mittlerweile Dimensionen von über 10 km. Bei ringförmigen Beschleunigern für Elektronenstrahlen tritt ab Energien von einigen 10 MeV die intensive elektromagnetische Strahlung, die Synchrotronstrahlung, auf. Diese hat sich in den letzten drei Jahrzehnten als besonders nützlich für Experimente im Festkörperbereich erwiesen, was zur weltweiten Errichtung vieler Anlagen ausschließlich für diesen Zweck geführt hat. Das Buch zielt darauf ab, die physikalischen Grundlagen der Beschleuniger systematisch zu erläutern und behandelt sowohl Aspekte der Teilchen- und Hochenergiephysik als auch die Erzeugung der Synchrotronstrahlung. Aufgrund der Vielfalt der Beschleunigertypen und ihrer Anwendungen konnte nicht jeder relevante Teilaspekt behandelt werden; stattdessen wurde eine Auswahl getroffen, die insbesondere die Elektronenspeicherringe hervorhebt. Dieser Beschleunigertyp hat sich in der Elementarteilchenphysik und zur Erzeugung von Synchrotronstrahlung als äußerst erfolgreich erwiesen. Die Kriterien zur Optimierung für verschiedene Einsätze werden ausführlich behandelt.