\chapter{Der Speicherring PETRA und seine Detektoren}
% letzte aenderung 8.10.08
\section{Planung und Genehmigung von PETRA}
\index{PETRA}
Schon während des Baus von DORIS wurden Pläne für einen
Speicherring mit wesentlich höherer Energie geschmiedet. Nach der 
ursprünglichen Skepsis, die dem
Bau von DORIS entgegengebracht worden war, scheint dies zunächst
verwunderlich. Jedoch hatten die Ergebnisse von ADONE, dem C.E.A. bypass und
SPEAR schon 1973 gezeigt, dass es sehr lohnend sein würde, die Physik der 
Elektron"=Positron"=Speicherringe zu höheren Energien hin zu verfolgen.  

Allerdings
enthielten die ersten Ideen die Option eines Elektron"=Proton"=Speicherrings.
Damit konnte man die tief unelastische Elektron"=Proton-Streuung zu wesentlich
höheren Schwerpunktenergien verfolgen und tiefere Einblicke in die
Struktur des Protons gewinnen, als es mit den Pioniermessungen am SLAC 
möglich gewesen war. In der Tat lag schon 1972 ein Vorschlag vor, DORIS als
Elektron"=Proton"=Speicherring zu betreiben \cite{Ger72}. 
Maurice Tigner von der Cornell-Universität, \index{Tigner} ein Besucher beim 
DESY, arbeitete 
Vorschläge für große Elektron"=Positron- und Elektron"=Proton"=Speicherringe
aus. Ein interner Bericht dazu (S1-MT-2/73) erschien 1973. DESY-Physiker
legten daraufhin einen detaillierten Vorschlag
 für einen Elektron"=Proton"=Speicherring hoher Energie
vor, der den Namen PETRA erhielt, was für \glq{}Proton Elektron Tandem 
Ringbeschleuniger
Anlage\grq{} stand. \addbigparskip 

Aber 1974 wurden die Pläne für
einen Protonenring zugunsten eines Elektron"=Positron"=Speicherrings
zurück\-gestellt. Das \glq{}P\grq{} in PETRA stand nun für \glq{}Positron\grq{}. Für diese
Änderung gab es zwei Gründe. Einmal hatten die Messungen in Frascati und
am C.E.A. in Cambridge gezeigt, dass die Wirkungsquerschnitte der 
Elektron"=Positron-Annihilation bei hohen Energien groß waren und eine Fülle 
interessanter Messungen
versprachen. Als Merkwürdigkeit sei vermerkt, dass die physikalische
Begründung für PETRA immer noch das Wort \glq{}Quark\grq{} vermied.
Zweitens konnte ein Elektron"=Positron"=Speicherring mit einem einzigen
Ring gebaut werden, während ein Elektron"=Proton"=Speicherring zwei
Ringe benötigte und somit wesentlich teurer war. In der Tat sollten
sich Probleme der Finanzierung als wesentlich für die Genehmigungs-Strategie
herausstellen. \addbigparskip 

Im Juni 1974 wurde das PETRA-Projekt im Wissenschaftlichen Rat
und im Verwaltungsrat diskutiert, und im November l974 legte DESY dem 
Wissenschaftlichen Rat einen
Vorschlag zum Bau eines Positron-Elektron"=Speicherrings mit einer Strahlenergie
von 19~GeV vor. Der Wissenschaftliche Rat befürwortete diesen Plan, und auch 
der Verwaltungsrat ermutigte 
DESY, mit den Planungen fortzufahren. Im nächsten Jahr 1975 wurde das
Projekt international auf einer ECFA-Tagung\footnote{ECFA = European Committee 
for Future Accelerators} vorgestellt. \addbigparskip

Aber die Physiker in den anderen Hochenergieinstituten schliefen nicht. Das 
SLAC  stellte ebenfalls  einen
Vorschlag für einen großen Elektron"=Proton"=Speicherring vor, genannt PEP.
Dem \glq{}P\grq{} in PEP widerfuhr in der Folge dasselbe Schicksal wie bei PETRA: Aus
\glq{}Proton\grq{} wurde \glq{}Positron\grq{}. 

 Etwas überraschender war, dass auch die
Engländer vom Rutherford Laboratory einen entsprechenden Vorschlag machten, 
den sie EPIC nannten.
Auch dieser, ursprünglich als Elektron"=Proton"=Speicherring gedacht, mutierte
 zu einem Elektron"=Positron-Ring. \index{PEP}\index{EPIC}
Sollte die Menschheit drei ähnlich große Elektron"=Positron"=Speicherringe 
bauen? Während es mit den Amerikanern keinen Streit gab, war das mit den
Europäern anders. Es schien vernünftig, in Europa nur einen einzigen
großen Speicherring zu bauen, der dann Allen zur Verfügung stehen würde.
Rutherford Laboratory oder DESY? In einer Reihe von Treffen versuchte man,
die Vor- und Nachteile der beiden Vorschläge gegeneinander abzuwägen.
Diese Diskussionen, zwar vorwiegend sachlich geführt, entbehrten nicht einiger
schriller Töne. Doch zuletzt liefen alle
physikalischen und technischen Argumente der Physiker ins Leere, denn
Bundesminister Hans Matthöfer\footnote{Hans Matthöfer, SPD. Nach einer 
kaufmännischen Lehre hatte er Wirtschafts- und Sozialwissenschaften studiert.
 Vor seiner Ernennung zum Minister war er im Vorstand der Gewerkschaft IG 
Metall.}
  vom BMFT traf auf eigene Faust die Entscheidung\index{Matthöfer} 
für PETRA. Dabei war es sicher hilfreich, dass das Projekt von DESY gut
begründet und von Schopper kompetent vertreten wurde und außerdem
Sondermittel zur Konjunkturförderung im norddeutschen Raum zur Verfügung
standen. Die Engländer andererseits litten
unter einem großen Finanzengpass, und so unterstützte
die englische Regierung EPIC danach nicht mehr weiter. 

 Die Deutschen taten sich bei der Finanzierung etwas leichter. Zwar herrschte
auch hier Finanzknappheit, aber PETRA war verhältnismäßig 
kostengüns\-tig, da
das Synchrotron und DORIS als Einschussbeschleuniger und auch sonst eine Menge 
an Infrastruktur schon vorhanden war.
So konnte PETRA mit der in der mittelfristigen Finanzplanung ohnehin
vorgesehenen Mittelerhöhung für DESY gebaut werden. Wesentlich  war dabei
auch, dass dies ohne zusätzliches Personal geschehen konnte oder vielmehr
geschehen musste.   \index{PETRA Genehmigung}

 Ein Gutachterausschuss unter der Leitung von Professor Heinz Maier-Leibnitz
von der T.U. München gab PETRA die erste Priorität. Aber noch bevor er mit
 seinem offiziellen
Bericht herauskam, begann, ermutigt durch das BMFT, 1975  der Bau von PETRA. 

 Die offizielle Genehmigung erfolgte am 9. Oktober 1975
durch den Verwaltungsrat. Für die reinen Baukosten waren 98 Mio DM
vorgesehen, dazu kamen etwa 10 Mio DM  aus einem Sonderprogramm zur Belebung
 der Konjunktur.
Die letzteren Mittel wurden hauptsächlich für Bauten eingesetzt; wichtig
war unter anderem der Bau der Experimentierhallen im Norden und Osten und 
eines zweiten 
Gästehauses wegen des erwarteten Zustroms von PETRA-Nutzern.

\section{Der Bau von PETRA}
\index{PETRA Bau}\index{Voss}
Der Bau von PETRA stand unter der Leitung von G. A. Voss, der dieser 
Unternehmung
seinen Stempel aufdrückte. Um geeignete Mitarbeiter optimal einzusetzen und
zu motivieren, umging er die quasi-industrielle Gruppenstruktur in der
Beschleunigerabteilung und bildete spezielle, temporäre Projektgruppen ohne
explizite Führungsstruktur. Alle Entscheidungen, auch finanzielle, wurden in
wöchentlichen Projektbesprechungen getroffen, an denen Jeder teilnehmen
konnte und die nicht länger als zwei Stunden dauern durften. Riskante
Entscheidungen, auch finanzielle, wurden von Voss gedeckt. Damit kamen 
technisch
exzellente, Zeit- und Geld sparende Ideen und Maßnahmen zu stande.
 Beides war wichtig. Zum einen waren die 
genehmigten 98 Mio DM für ein Projekt dieser Größe nicht gerade viel,
zum andern galt es, dieses Mal früher fertig zu sein als das 
Konkurrenzprojekt PEP am SLAC.  

Schon vor der offiziellen Genehmigung begann die
Planung und die Vorbereitung von Aufträgen an die Industrie. Der Ring wurde
so groß gewählt, dass er gerade noch auf dem DESY-Gelände untergebracht
werden konnte, unter Einbeziehung einiger Geländestücke, die der 
Universität
gehörten. Damit war die ungefähre maximale Strahlenergie durch die 
vernünftigerweise einsetzbare Hochfrequenzleistung für die 
Beschleunigungsstrecken  bestimmt. Sie lag bei etwas über 20~GeV. Die 
Tabelle~\ref{tab-petra} enthält die wichtigsten Daten von PETRA.

\begin{table}[htb]
% \centering
\caption{Der PETRA-Speicherring}
\begin{tabular}{ll}
\toprule
Fertigstellung         &  1978  \\
Ende der Messungen     &  1986  \\
Maximale Strahlenergie & 23,4~GeV \\
Maximale Luminosität & $2 \cdot 10^{31}$ cm$^{-2}$ s$^{-1}$  \\
Injektionsenergie      & 7~GeV  \\
Teilchen/Paket         & $1 \cdot 10^{12}$  \\
Zahl der Pakete        & 2    \\
Maximaler Strahlstrom  & 40 mA  \\
Umfang                 & 2304~m \\
Krümmungsradius      & 192~m  \\
Wechselwirkungszonen   & 4       \\
Hochfrequenzleistung   & 4,8~MW  \\
\bottomrule
\end{tabular}
\label{tab-petra}
\end{table}

\index{PETRA Daten}
Die Maschine hatte einen Umfang von 2304 m; vier lange und vier kurze gerade 
Stücke wurden
mit Kreisbögen von 192~m Radius verbunden. Die geraden Stücke
nahmen die Detektoren, Hochfrequenzbeschleunigungsstrecken und Elemente
für den Einschuss von Elektronen und Positronen auf. In dem Ring
kreisten je zwei Pakete von Elektronen und Positronen gegeneinander, die
sich also an vier Punkten im Ring trafen. Jedes Paket enthielt einige $ 10^{11}
$ Elektronen bzw. Positronen.  
Der beherrschende Faktor war der Energieverlust 
durch Synchrotronstrahlung. Er musste durch Hochfrequenzbeschleunigungsstrecken
ersetzt werden und verlangte die gewaltige HF-Leistung von 4,8~MW.   
Für den Einschuss war im Entwurf ein \glq{}Tandem\grq{} aus dem Synchrotron und DORIS 
 vorgesehen.
Elektronen bzw. Positronen sollten zunächst auf 2,2~GeV im Synchrotron
beschleunigt und dann im DORIS bei 2,2~GeV zwischengespeichert werden, wobei 
sich der Strahlquerschnitt verkleinerte; anschließend sollten sie an das 
Synchrotron zurücküberwiesen, auf 7~GeV beschleunigt und dann in PETRA 
eingeschossen werden.
In der späteren Planung wurde die Rolle von DORIS von einem kleinen
speziellen Speicherring PIA übernommen und damit DORIS von dieser Aufgabe 
 befreit. 

Der Bau wurde begleitet durch die Beratungen des \glq{}Machine Advisory Committee\grq{}.
Vor allem die Kollegen vom CERN und dem Fermi Nationallaboratorium (FNAL)
gaben wertvolle Ratschläge. \addbigparskip

Wegen der guten Vorbereitung konnten unmittelbar nach der offiziellen
Genehmigung Ende 1975 die ersten Aufträge vergeben und der Bau begonnen
werden. Das war wichtig, da auf diese Weise Konjunkturmittel in Höhe von
etwa 10 Mio untergebracht werden konnten.  
Ein Glücksfall war, dass DESY für
den Bau des Beschleunigertunnels und der Hallen eine private Firma beauftragen
durfte, die Ingenieurfirma Windels, Peters und Timm. Dr. Windels war eine
eindrucksvolle Persönlichkeit und seine Firma erwies sich als \index{Windels}
äußerst kompetent. So waren Ende 1976 bereits der PETRA-Tunnel
und die Hallen zu 90\% fertig. Für die Magnete gab es ein zeit- und 
geldsparendes Verfahren: Bei DESY wurden die Prototypen bis zur Fertigungsreife
entwickelt und dann erst der Auftrag an die Industrie vergeben. Damit war der 
Kreis der potentiellen Anbieter stark erweitert und der Wegfall des
Entwicklungsrisikos für die Firmen sparte Zeit und Geld. So wurde z.\,B. das
Joch für die Ablenkmagnete von einer Firma gestanzt und 
zusammengebaut,
die bis dahin nur Gehäuse für Kühlschränke hergestellt hatte. 

Für die
Beschleunigung wurden 8 Hochfrequenzsender mit je 500~kW Leistung und einer
Frequenz von 500~MHz bestellt. Bei einem Wirkungsgrad von 60\% führte dies
beim Betrieb von PETRA zu einem erheblichen Verbrauch an elektrischer 
Energie. 

 Ende 1977 waren bereits
die meisten Magnete geliefert und es gelang, Elektronen und Positronen durch
3/8 des Umfangs des PETRA-Rings zu führen. Eine wichtige Maßnahme war der 
Einsatz eines weiteren kleinen Speicherrings, genannt PIA
(Positronen-Intensitäts-Akkumulator), nach einem Vorschlag von 
G. Mülhaupt 
und zusammen mit A. Febel und G. Hemmie erbaut. Direkt  hinter dem Linac II 
installiert diente
PIA dazu, die Positronen aus dem Linac zwischenzuspeichern und in einem
Paket zu komprimieren. Im Juni 1979 wurden zum ersten Mal Positronen in PIA
akkumuliert. Damit war der DORIS-Speicherring von seiner Aufgabe, 
PETRA zu füllen,
entlastet und konnte weiterhin voll für die Experimente zur Verfügung 
stehen.
 
\index{PIA}\index{Mulhaupt@Mülhaupt}
Für die Kontrolle von PETRA und der Einschussbeschleuniger gab es ab 1982
 einen großen zentralen Kontrollraum. Dies ging im wesentlichen auf Franz 
Peters  zurück \cite{Pcon79}. Das sparte Schichtbesatzung und war für den 
 Betrieb von großem Nutzen. Und diese 
Vorteile schlugen dann beim späteren Betrieb des HERA-Speicherrings 
noch einmal voll zu Buche. \addbigparskip
\index{Peters} 

Eine  Ausschreibung für die Kontrollrechner zeigte die norwegische Firma 
NORSK DATA
vom Kosten-Leistungsverhältnis her deutlich an der Spitze -- in 
Überein\-stimmung mit der Erfahrung am CERN. Folglich wurde der Kontrollraum
mit Rechnern der NORD-Reihe (NORD 10, NORD 50, NORD 100) ausgestattet. Die
deutschen Firmen waren bei der Ausschreibung nicht zum Zuge gekommen. Damit 
wollten sie sich nicht abfinden. Über das
Bundesministerium übten sie Druck auf DESY aus, doch vergeblich, die
Leistungsdaten der NORD-Rechner redeten eine zu deutliche Sprache. Um des 
lieben Friedens willen
kaufte DESY einen AEG 80-60 Rechner, der sich aber im Betrieb nicht 
bewährte. 
\index{PETRA Kontrollraum}

 Für die Ansteuerung der Komponenten entwickelten Hans Frese und Gerd 
Hochweller 
ein eigenes System, SEDAC (Serial Data Acquisition and Control System) 
\cite{Fre79} und PADAC (Parallel Data Acquisition and Control System) für 
den Kontrollraum.
Es war als möglichst wartungsfreies System konzipiert: Keine Kühlung, also
z.\,B. keine Ventilatoren, \index{Frese}\index{Hochweller}\index{SEDAC}
konservatives Design. Sehr viele dieser Geräte waren selbst 25 Jahre später
noch im Betrieb. \addbigparskip

Mitte 1978 war es dann soweit. Am 15. Juli 1978
konnte der erste Elektronenstrahl in PETRA gespeichert werden.  Damit war der
Bau in nur 2 Jahren und 8 Monaten vollendet und der Terminplan um mehr als
ein Jahr unterschritten. Nicht genug damit, auch von den für den Bau 
veranschlagten Mitteln
 waren fast 20 Mio DM noch übrig, die zum Bau von 
Experimentierhallen und dem weiteren Ausbau von PETRA benutzt werden konnten.
Das alles war auch das Verdienst der exzellenten Mannschaft, die G. A. Voss zur
Seite stand: Neben den schon genannten stehen die Namen Hermann Kumpfert 
für die
allgemeine Administration, Heinz Musfeld für die Hochfrequenz, Hartwig 
Kaiser für die Magnete, Rolf D. Kohaupt und Alfred Piwinski  für die 
Theorie  stellvertretend für
ein großartiges Team. Besonders zu erwähnen ist
auch Johannes Kouptsidis, der für das Vakuumsystem 
verantwortlich war. Seine innovativen und
wegweisenden Ideen wurden später vielfach kopiert. \addbigparskip
 \index{Kumpfert}\index{Musfeld}\index{Kaiser}\index{Piwinski}
\index{Kohaupt}\index{Kouptsidis}

Eine große Schwierigkeit beim Einfahren des Speicherrings und bei der 
Erzielung hoher Luminosität war die
sogenannte \glq{}Einzelbunch-Instabilität\grq{}. Dabei schwingt das Teilchenpaket
in vielen Moden, die sich zu hohen Amplituden aufschaukeln können und so
zum Strahlverlust führen. Dagegen gibt es kein Patentrezept, doch nach
geduldigen Bemühungen der Maschinenexperten gelang es, eine gute 
Luminosität zu erreichen. Noch im selben Jahr wurden die
ersten Elektron"=Positron"=Kollisionen in dem neuen Speicherring registriert. Am 
26. April 1979
wurde PETRA durch den Bundespräsidenten Walter Scheel offiziell an die
Wissenschaft übergeben. Die Abb.~\ref{fig-petratun} zeigt einen Blick in den
PETRA-Tunnel. \addbigparskip
\index{Scheel}

\begin{figure}[ht]%
\begin{center}
\includegraphics[width=\textwidth]{bilder/petratun}%
\caption[PETRA Tunnel]{Der PETRA-Tunnel (DESY-Archiv).}%
\label{fig-petratun}%
\end{center}
\end{figure}

\index{PETRA Tunnel}
Der konkurrierende Speicherring PEP am SLAC war erst zwei Jahre später 
fertig. Das hatte verschiedene Gründe. Der Baubeginn hatte sich verglichen 
mit PETRA etwas verzögert. Dann war da die amerikanische Industrie. Weil
SLAC ganz stur verpflichtet war, den billigsten Anbieter zu nehmen, gaben die 
Firmen
Dumping-Angebote ab und versuchten später, die wahren Kosten durch
Nachforderungen hereinzuholen. Da kam es dann darauf an, wer die besseren 
Nerven und die besseren Rechtsanwälte  hatte. Dann waren da die
amerikanischen Gewerkschaften. Und SLAC hatte keinen Gustav Adolf Voss.
All dies verschaffte den Physikern an PETRA einen entscheidenden Vorsprung,
der ihnen die wohl bedeutendste Entdeckung bei DESY ermöglichte. Professor
Voss wurde für seine Verdienste 1985 mit dem Bundesverdienstkreuz erster 
Klasse ausgezeichnet. \addbigparskip
\index{Voss}  \index{Bundesverdienstkreuz}

Ein schwerer Verlust traf DESY Ende 1978. Am 26. Dezember starb Professor
Martin Teucher, der seit seiner Berufung an die Universität Hamburg 
praktisch von Anfang an als Mitglied des DESY-Direktoriums die Geschicke von 
DESY mit gestaltet hatte. \index{Teucher} 
Beim Aufbau der Experimente mit visuellen Methoden am DESY und beim Bau
von DORIS hatte er sich große Verdienste erworben. Die Öffnung von DESY
in Richtung Molekularbiologie durch das EMBL hat er mit seiner großen 
Erfahrung engagiert gefördert. 
Viele Außenanlagen mit ihrer schönen Bepflanzung gehen auf ihn zurück. In 
seiner Eigenschaft als
Universitätsprofessor hat er sich schließlich auch sehr in der Lehre
und bei der Lösung struktureller Probleme innerhalb der Universität
engagiert.  \addbigparskip

\section{Die Vorbereitung der Experimente}
\index{PETRA Experimente}
Die Diskussion über den Bau von PETRA war im internationalen Rahmen erfolgt.
Dabei zeichnete sich ab, dass das PETRA-Projekt auf großes Interesse in
der internationalen Physikergemeinde stieß und deshalb im Prinzip allen 
Physikern 
 zur Nutzung offenstehen sollte. Nach der Genehmigung musste diese Vorgabe in 
der wissenschaftlichen, administrativen und politischen Praxis umgesetzt 
werden. Diese Aufgabe lag vornehmlich in den Händen des Vorsitzenden des
Direktoriums H. Schopper  sowie des für die Forschung zuständigen 
Direktoriumsmitglieds G. Weber.  Die 
erfolgreiche Lösung dieser Aufgabe 
war ein wichtiger Meilenstein auf dem Weg zu einer weiteren Öffnung von DESY 
für eine internationale Nutzergemeinde. Dies
sollte sich  später bei der Genehmigung des 
HERA-Speicherrings als sehr wesentlich erweisen. \addbigparskip 
\index{Schopper}\index{Weber}

Die erste Frage war, ob das DESY angesichts der sich abzeichnenden
starken internationalen Beteiligung
eine nationale Einrichtung bleiben sollte, und die Antwort war \glq{}ja\grq{}. Es wurden
zwar Alternativen in Richtung einer internationalen Institution diskutiert, 
 etwa eine mehr oder weniger enge Anbindung an das
CERN. Aber all dies führte sofort zu komplizierten Diskussionen im Geflecht
widerstreitender Interessen. Die Diskussion im Wissenschaftlichen Rat ergab
eine klare Meinung für den Verbleib als nationale Institution. \addbigparskip

Um der ausländischen Nutzergemeinde trotzdem angemessene 
Einflussmöglichkeiten einzuräumen,
wurden  international besetzte Beratergremien etabliert.
 Dazu \index{EWR Erweiterter Wissenschaftlicher Rat}\index{PRC Physics 
Research Committee}
gehörten der Erweiterte Wissenschaftliche Rat (EWR) und das \glq{}Physics 
Research Committee\grq{} PRC (zunächst PETRA Research Committee genannt). Der EWR 
sollte zu grundsätzlichen Fragen der
wissenschaftlichen Nutzung von DESY Stellung nehmen, und das PRC über
die Beurteilung und Zulassung von Experimenten sowie über die großen Linien 
des Beschleunigerbetriebs befinden. 
Für die personelle Besetzung der Gremien konnte man auf die Erfahrungen am
CERN zurückgreifen. Man bemühte sich um erfahrene  Persönlichkeiten
mit großem Ansehen in der Forschung und achtete dabei, soweit möglich, auf 
eine globale Ausgewogenheit. Den Vorsitz im PRC führte der
Vorsitzende des DESY-Direktoriums (ab 2001 übernahm auf die Initiative von 
 Albrecht Wagner hin ein auswärtiger Wissenschaftler den Vorsitz). \addbigparskip  

Nun erhob sich  die Frage der Rechte und Pflichten ausländischer Gruppen.
 Ihre Beteiligung am DESY war bisher quantitativ eher gering gewesen und hatte
auf einer informellen Ebene stattgefunden. Das würde sich jetzt ändern.
Die deutschen Geldgeber, das Bundesministerium und die Stadt Hamburg, 
bestanden zunächst darauf, dass sich die 
ausländischen Gruppen an den Betriebskosten des Speicherrings beteiligen 
sollten. Dies stieß auf den entschiedenen Widerstand des neugegründeten
Erweiterten Wissenschaftlichen Rats~\cite{EWR76}.  

In der
Tat wäre eine Beteiligung an den nicht unerheblichen Betriebskosten des
Speicherrings für viele Gruppen ein unüberwindliches finanzielles Hindernis
gewesen. Ebenso schwer wog indessen die Wirkung dieser Maßnahme als
Präzedenzfall. Wenn andere Länder ihm folgten, würde dies die
internationale Nutzung vieler Beschleunigeranlagen stark erschweren. Deutsche 
Gruppen nutzten ja auch unentgeltlich 
ausländische Forschungsanlagen zusätzlich zum CERN. 
 Schließlich konnten die Zuwendungsgeber nach massiver Intervention von Seiten
 des Wissenschaftlichen Rats allmählich von ihrem Verlangen abgebracht 
werden. In einer
Verwaltungsratsitzung vom 30. 6. 76 wurde ein ad hoc-Ausschuss bestehend aus
Senatsdirektor Laude von der Finanzbehörde der Stadt Hamburg, 
Oberregierungsrat Glatz von der Behörde für Wissenschaft und Kunst sowie 
den DESY-Direktoriumsmitgliedern Schopper, Voss, Weber und Berghaus gebildet. 
Seine Aufgabe war es, einen Vorschlag für die Kostenbeteiligung 
ausländischer Gruppen zu erarbeiten. \addbigparskip 

Der von dem Ausschuss erarbeitete Vorschlag sah eine Beteiligung 
an den \index{PETRA Betriebskosten}
Kosten von Wasser und Strom für den Betrieb des jeweiligen Detektors selbst 
vor sowie an den 
Kosten von Rechnerleistungen des DESY-Rechenzentrums, nach einem
Schlüssel gemäß der Zahl der Autoren auf den Veröffentlichungen.
Eine Beteiligung an den Betriebskosten des PETRA-Speicherrings war nicht
mehr vorgesehen. 

Dieser Vorschlag wurde vom Verwaltungsrat in seiner
Sitzung am 19.\,11.\,1976 diskutiert und endlich akzeptiert. Das ausschlaggebende
 Argument 
war, dass PETRA ohne Beteiligung ausländischer Gruppen nicht effizient
genutzt werden könne und dass diese Gruppen einen sehr bedeutenden
finanziellen Beitrag (etwa 40 \%) durch ihre Beteiligung am Bau und dem 
Betrieb der großen
Detektoren leisten würden. In der Tat wäre eine Beteiligung an den
PETRA-Betriebskosten von vielen potentiellen Kollaborationspartnern nicht 
akzeptiert
worden -- so schrieb z.\,B. Prof. G.H. Stafford, der Direktor des britischen 
Rutherford-Laboratoriums, in einem Brief vom 29.\,11.\,1976 an Schopper: \glqq{}We 
will not
pay for the running of PETRA\grqq{}. Allerdings war zu diesem Datum der Streitpunkt
bereits vom Tisch. \addbigparskip

Zur Vorbereitung der Experimente fand eine Diskussionstagung Anfang März
1976 in Frascati statt. Dies war eine Art \glq{}Heiratsmarkt\grq{}, wo erste Vorschläge
für Detektoren präsentiert wurden und Kollaborationen geschmiedet werden
konnten. Als Ergebnis entstanden \glq{}Absichtserklärungen\grq{} für eine Reihe
von Detektoren, die allerdings noch nicht den Rang sorgfältig ausgearbeiteter
Vorschläge hatten.  

Das nächste wichtige Ereignis war
das erste Treffen des PRC  am 1.\,6.\,1976, wobei die von den 
verschiedenen Kollaborationen vorgelegten Absichtserklärungen diskutiert
wurden  und der Fahrplan für die weiteren Entscheidungen festgelegt wurde.
Vom 30.\,8. bis 3.\,9.\,1976 wurden die Experimentvorschläge öffentlich 
vorgestellt. Auf einer Sitzung des PRC am 19.\,10.\,1976 wurden fünf
Detektoren zur Annahme empfohlen. Ihre Namen und die beteiligten Institute 
 bzw. Universitäten waren:
\begin{itemize}
\item  CELLO (DESY, Karlsruhe, München, Orsay, Paris, Saclay).
\item  JADE (DESY, Hamburg, Heidelberg, Lancaster,
                     Manchester, Rutherford Lab., Tokio).
\item  MARK~J (Aachen, DESY, MIT Cambridge, NIKHEF Amsterdam).
\item  PLUTO (Aachen, Bergen, DESY, Hamburg, Maryland, Siegen, 
                      Wuppertal).
\item  TASSO (Aachen, Bonn, DESY, Hamburg, IC London, Oxford,
                      Rutherford Lab., Weizmann Inst., Wisconsin).
\end{itemize}
\index{CELLO}\index{JADE}\index{MARK J}\index{PLUTO}\index{TASSO}
CELLO, JADE, PLUTO und TASSO sahen einen vom Prinzip her ähnlichen Aufbau 
 des Detektors vor.
Eine zentrale Spurkammer in einem Solenoidmagneten sorgte für eine genaue
Winkel- und Impulsmessung geladener Teilchen. Dahinter folgte ein 
Nachweisgerät für neutrale Teilchen, vornehmlich Photonen. Dazu dienten
Schauerzähler und Kalorimeter der verschiedensten Konstruktionen. TASSO hatte
zusätzlich noch Tscherenkowzähler zur Identifikation von Teilchen. MARK~J
verwendete als einziges Experiment keinen Solenoidmagneten; magnetisierte 
Eisenplatten gestatteten, 
wenigstens das Vorzeichen der Ladung von Teilchen zu bestimmen.
 Seine Spezialität sollte eine besonders genaue Messung von Elektronen und
Myonen sein. Dazu konnte der ganze riesige
Detektor um die Strahlachse  gedreht werden. Später stellte sich heraus, 
dass die Messung selbst genügend Kontrollmöglichkeiten bot, so dass der 
Detektor tatsächlich nie gedreht wurde. \addbigparskip

Die Abb.~\ref{fig-jade} zeigt als Beispiel das Schema des JADE-Detektors.
Nach diesem Schema sind heute die meisten Speicherring-Detektoren aufgebaut. \addbigparskip
\index{Jet-Kammer}

\begin{figure}[ht]%
\begin{center}
\includegraphics[width=\textwidth]{bilder/jade}%
\caption[JADE]{Schema des JADE-Detektors. Hier kam als neue Technologie
 für den Nachweis von Teilchenspuren zum ersten Mal eine sogenannte
Jet-Kammer zum Einsatz, später oft kopiert (DESY-Archiv). Die Länge des 
Detektors, gemessen zwischen den Enden des Eisenjochs, betrug 7 m.}%
\label{fig-jade}%
\end{center}
\end{figure}



Das PRC hatte fünf Detektoren für vier Wechselwirkungszonen zur Annahme
empfohlen.
Das klingt schlimmer als es tatsächlich war. Der PLUTO-Detektor, der
 mit kleineren Umbauten von DORIS kam, war als \glq{}fail safe\grq{} Lösung gedacht,
da er auf jeden Fall messbereit und gut verstanden war. Er würde für die 
ersten Messungen zur Verfügung stehen und später durch den Detektor 
ersetzt werden,
welcher als letzter fertig wurde. Es stellte sich heraus, dass das CELLO war.
Dieser Detektor hatte eine supraleitende Solenoidspule, und Probleme mit dem 
Heliumverflüssiger sorgten für eine massive
Verzögerung. Schließ\-lich ging der (zweimalige) Austausch der beiden 
Detektoren jedoch ohne größere technische oder \glq{}politische\grq{}
 Probleme vor sich. \addbigparskip 

Eine andere Kontroverse war ernsthafter. Es fällt
auf, dass die Italiener, Vertreter einer großen Wissenschaftsnation, in der 
Liste der an
PETRA beteiligten Institute ganz fehlen. Dies ging auf einen unglückseligen
Beschluss der italienischen Wissenschaftsbehörde INFN zurück: Die Italiener
sollten eine Wechselwirkungszone von PETRA mit einem rein italienischen
Experiment besetzen und dort sozusagen die italienische Flagge hissen. Dem
konnte DESY nicht zustimmen. Die Erfahrungen am CERN hatten gezeigt wie
wichtig es war, in einem internationalen Forschungsinstitut keine nationalen 
Grenzen zu dulden und konsequent auf dem internationalen Charakter
 des Instituts zu bestehen. Ein Wissenschaftler, der am 
CERN arbeitet, wechselt sozusagen seine Nationalität und wird ein 
\glq{}Cernois\grq{}.
Zunächst war die Haltung der Italiener ebenso wie die von DESY starr, und 
später war es für einen
Kompromiss zu spät, da sich die Kollaborationen bereits fest etabliert 
hatten. \addbigparskip

Beim Aufbau und Betrieb der PETRA-Detektoren ging DESY nach einem neuen 
Prinzip vor. Das Übliche war bis dahin gewesen, dass das \glq{}gastgebende\grq{} 
Institut im allgemeinen auch die Verantwortung für zumindest die größeren 
 Teile des Detektors hatte. Bei PETRA wurde zum ersten Mal 
in großem Stil eine 
dezentralisierte Lösung erprobt: Die einzelnen Institute oder Gruppen in der 
Kollaboration teilten die Verantwortung für die verschiedenen Komponenten 
ihres gemeinsam genutzten Detektors unter sich auf. Dies umfasste die Planung, 
die Finanzierung 
und den Bau der jeweiligen Detektorkomponente, der nun im Heimatinstitut und 
nicht bei DESY erfolgen konnte; ferner die Beteiligung am Zusammenbau in der 
DESY-Experimentierhalle zum Gesamt-Detektor und schließlich die fortlaufende 
Betreuung und eventuelle Verbesserung der jeweiligen Komponente im Laufe des 
Experimentierbetriebs. Die Kollaborationen wählten sich einen Sprecher, der 
ihre Anliegen nach außen hin, insbesondere auch gegenüber dem DESY-Management
 und den Gremien, vertrat. Intern aber waren sie \glq{}demokratisch\grq{} organisiert; 
niemand, weder der Sprecher noch das DESY, hätte einer der Gruppen 
Vorschriften machen können -- ausgenommen allein in sicherheits-relevanten 
Punkten, diese musste DESY unter seiner Verantwortung und Kontrolle halten. 


Die hiermit eingeführte Teilung der Verantwortung für so große und 
langfristige Vorhaben wie den Bau und Betrieb großer Speicherring\-detektoren 
-- ein Novum im internationalen Rahmen -- wollte gut überlegt sein und
wurde vom DESY mit einem Minimum an bürokratischem Aufwand geregelt.
Es war weiterhin ein nicht triviales technisches und
logistisches Problem, das Zusammenpassen all der verschiedenen 
Detektorkomponenten im gegebenen Zeitrahmen sicherzustellen. Hier bewies auch 
der DESY-Hallendienst, nun unter der kompetenten Leitung von Fritz Schwickert, 
wieder seine bewährten Qualitäten. Und am Ende wurde DESYs Risikobereitschaft
 durch die guten Erfahrungen mit den PETRA-Experimenten voll belohnt. 
Und nicht nur das -- dies sollte das Modell auch für die meisten späteren 
Speicherring-Detektoren weltweit werden, vor allem aber auch das Vorbild für 
das noch viel größere Projekt des Baus von HERA. \addbigparskip
\index{Schwickert}


\begin{figure}[htb]%
\begin{center}
\includegraphics[width=\textwidth]{bilder1/siteplan}%
\caption[Gelaendeplan]{Der Geländeplan, Stand 1979 (siehe Text) 
                      (DESY-Archiv).}%
\label{fig-siteplan}%
\end{center}
\end{figure}

Die Abb.~\ref{fig-siteplan} zeigt den Plan der DESY-Beschleuniger und
Speicherringe mit den Einschusswegen und dem Standort der PETRA-Experimente
nach dem Stand von 1979. Man sieht den Linearbeschleuniger (LINAC II) und das 
Synchrotron (DESY SYN.),
welche zusammen mit dem kleinen PIA-Speicherring (am Ende des 
Linearbeschleunigers gelegen) zur Vorbeschleunigung der Elektronen und 
Positronen für die Speicherringe
DORIS und PETRA dienen.\index{Lageplan}  






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