Das Kaos-Spektrometer

Seit Dezember 2006 beschleunigt die neue Stufe MAMI-C des Mainzer Mikrotrons Elektronen auf 1500 MeV Energie. Die Überschreitung der Schwelle für Kaonenerzeugung hat neue Möglichkeiten eröffnet, an dieser Präzisionsmaschine seltsame Hadronen und ihre Wechselwirkungen in nuklearen Systemen zu studieren. Die Untersuchung von Systemen mit Seltsamkeit liefert für die Experimente an MAMI einen zusätzlichen Freiheitsgrad, um tieferen Einblick in die Niederenergiestruktur der Theorie der starken Wechselwirkung (QCD) zu gewinnen. Während die innere Struktur der Hadronen und ihre Anregungsspektren wichtige Aspekte der QCD im Niederenergielimit darstellen, ist es ebenso von Bedeutung zu untersuchen, wie die Kernphysik an diese Theorie anknüpft und wie die stark gebundenen Systeme aus dieser Theorie hervorgehen.
Das Spektrometer Kaos mit seiner kurzen Bauart dient dem Studium der Struktur von Hadronen in (e,e'K)-Reaktionen. Ein wichtiges Messprogramm am Kaos-Spektrometer beinhaltet die Erzeugung von Kaonen unter Vorwärtswinkeln. In einem weiterem Programm sollen φ-Mesonen im Inneren von Atomkernen erzeugt und über ihren Zerfall in zwei Kaonen nachgewiesen werden. Dieses Studium erlaubt Rückschlüsse auf quasistationäre Zustände in kalten Kernen bei normaler Kerndichte. Die theoretische Beschreibung eines solchen Systems stark wechselwirkender Teilchen greift Modelle der inneren Struktur von Hadronen auf, sowie weitreichende Fragen zur Bildung nuklearer Strukturen. Das wissenschaftliche Programm des Projektes beinhaltet für die mittelfristige Zukunft auch die kaon-assoziierte Produktion von Atomkernen, in denen ein Nukleon durch ein Hyperon ersetzt wurde. Das Studium dieser so genannten Hyperkerne kann Strukturen beleuchten, die in konventioneller Kernmaterie verborgen bleiben; das Hyperon eröffnet die Möglichkeit, das hadronische Vielkörperproblem selektiv zu studieren, da es nicht dem Pauli-Prinzip unterliegt und auch tief liegende Kernniveaus bevölkern kann.