1. Motivation Requirements Preliminary design Status Yaroslav Kalmykov Small Angle Magnet Institut für Kernphysik Technische Universität Darmstadt SFB 634 – A2: Kernstruktur Physik mit virtuellen Photonen 180° System at the S-DALINAC OPERA-2d simulations

2. Motivation SFB 634 – A2: Kernstruktur Physik mit virtuellen Photonen The eA Collider

3. Motivation SFB 634 – A2: Kernstruktur Physik mit virtuellen Photonen Feasibility of electron scattering at very forward angles can be tested at the S-DALINAC S. Strauch et al., PRL 85 (2000) 2913 Fixed targetCollider 48 Ca(e,en) 48 Ca(e,eA) n 100msr 100 n 4 n eff 20 % 5 n eff 100 % e = 40 ° 50 e = 5 ° 10 3 -10 4 L=10 31 - 10 32 cm -2 s -1 L 10 28

4. Motivation - Selectivity? E Coincidence detectors - 2π Liquid scintillator - Si-Ball - BaF SFB 634 – A2: Kernstruktur Physik mit virtuellen Photonen

5. Why at the S-DALINAC? SFB 634 – A2: Kernstruktur Physik mit virtuellen Photonen S-DALINAC 22 E 0 120 MeV for (e,e) I 5 A for (e,e) 180° System = 6.4 msr p/p 8% E/E = 2 x 10 -4 (intrinsic) QCLAM spectrometer = 35 msr p/p = ± 10% E/E = 2 x 10 -4 (intrinsic)

6. 180° System at the S-DALINAC SFB 634 – A2: Kernstruktur Physik mit virtuellen Photonen

7. Electron Trajectories in the 180° Mode SFB 634 – A2: Kernstruktur Physik mit virtuellen Photonen Coupling of horizontal and vertical optics

8. Background Sources in the 180° Mode SFB 634 – A2: Kernstruktur Physik mit virtuellen Photonen Time of flight measurement

9. Excitation Energy Spectrum of 12 C SFB 634 – A2: Kernstruktur Physik mit virtuellen Photonen

10. Requirements Incident beam energy : 80 MeV Bending magnet Scattering at very forward angles Momentum transfer : 0 Spectrometer angle : 25° Scattering chamber : Ø 582 mm Target position Beam broadening B Quadrupole magnet Vacuum SFB 634 – A2: Kernstruktur Physik mit virtuellen Photonen

11. Preliminary Design: Layout Dipole and quadrupole components SFB 634 – A2: Kernstruktur Physik mit virtuellen Photonen

12. Preliminary Design: Layout SFB 634 – A2: Kernstruktur Physik mit virtuellen Photonen

13. Calculations: Dipole Field Distribution SFB 634 – A2: Kernstruktur Physik mit virtuellen Photonen

14. Calculations: Dipole Field Distribution B y (T) X (m) SFB 634 – A2: Kernstruktur Physik mit virtuellen Photonen

15. Calculations: Quadrupole Field Distribution B (T) (deg) SFB 634 – A2: Kernstruktur Physik mit virtuellen Photonen

16. Status OPERA-2d simulations - Two-dimensional field distribution - Feasibility General layout - Mechanical dimensions and position Beam transport - Focus? - Background sources? OPERA-3d simulations - Three-dimensional field distribution Ion-optical properties (SAM + QCLAM) - Momentum acceptance? - Energy resolution? - Solid angle acceptance? - Scattering angle resolution? SFB 634 – A2: Kernstruktur Physik mit virtuellen Photonen

17. Preliminary Design: Parameters SFB 634 – A2: Kernstruktur Physik mit virtuellen Photonen