Das Labor

Da die TE-Polarisation der Nukleonen zu niedrigen Temperaturen und hohen Magnetfeldern ansteigt, werden Polarisationsuntersuchungen bei niedrigen Temperaturen von etwa 1 Kelvin und darunter sowie bei Feldstärken von mehr als 2,5 Tesla durchgeführt. Dies stellt hohe Ansprüche an die Messaufbauten.

Die Bochumer Arbeitsgruppe "Polarisiertes Target" betreibt für ihre Forschungen drei Messstände:

SOPHIE:Hierbei handelt es sich um einen Helium-4-Badkryostaten. Wie der Name schon erahnen lässt, dient hier flüssiges Helium als Kühlmittel. Bei Normaldruck liegt der Siedepunkt von Helium etwa bei 4,2 Kelvin. Die Temperatur kann jedoch weiter abgesenkt werden, indem der Druck über der Kühlflüssigkeit verringert wird. Der Siedepunkt stellt sich dabei entsprechend der Dampfdruckkurve ein. Auf diese Weise lassen sich Temperaturen von etwa 1 Kelvin erreichen.
Als Polarisationsmagnet wird hier ein normalleitender C-Magnet verwendet, dessen maximale Feldstärke auf 2,5 Tesla begrenzt ist.

CHRISTA: Wie bei dem Messstand "SOPHIE" handelt es sich auch hier um einen Helium-4-Badkryostaten. Durch eine bessere thermische Isolierung lassen sich jedoch Temperaturen um 850mK erreichen.
Eine weitere Besonderheit von CHRISTA ist, daß hier eine supraleitender Solenoid-Magnet als Polarisationsmagnet eingesetzt wird. Mit ihm lassen sich Feldstärken von bis zu 7,5 Tesla erreichen, jedoch muss er dafür stehts unter seine Curie-Temperatur abgekühlt werden, was den Umgang mit dieser Anlage gegenüber SOPHIE etwas kompliziert.

SATAN: Mit diesem Dilution- oder auch Verdünnungskryostaten lassen sich Temperatur von unter 100mK erreichen. Als Kühlmittel dient hier ein Gemisch aus flüssigem Helium-4 und Helium-3. Ab einer Temperatur von etwa 860mK bilden sich in diesem Gemisch zwei Phasen aus, die sich in ihrer Helium-3-Konzentration voneinander unterscheiden. Tritt nun Helium-3 von der angereicherten Phase in die verarmte Phase über, so kommt dies einer Phasenünderung gleich; das Helium-3 verdampft praktisch. Dieser Phasenübergang geht mit einer Temperaturabsenkung einher.
Das Magnetfeld wird hier ebenfalls durch einen supraleitenden Magneten realisiert und beträgt maximal 7,5 Tesla.

ELPHIE: Hierbei handelt es sich nicht, wie bei den anderen Anlagen um einen Kryostaten, sondern um eine ESR-Anlage. Mit Hilfe der Elektronenspinresonanz lassen sich bestimmte Eigenschaften des präparierten Targetmaterials genauer untersuchen.
Genauere Informationen zur ESR findet man unter dem Abschnitt NMR und ESR.