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Startschuss für Bau der Beschleunigermodule
Redaktion
/ idw / Pressemitteilung der Universität Mainz
astronews.com
10. Juni 2015
Mit einem Treffen aller beteiligten Wissenschaftler hat in
Mainz der Bau der beiden Beschleunigermodule für den neuartigen
Elektronenbeschleuniger MESA begonnen. Ab 2017 sollen sich mit dem Instrument
Experimente durchführen lassen, von denen sich die Forscher unter anderem neue
Hinweise auf die Natur der Dunklen Materie erhoffen.
Modell des MESA-Beschleunigers: Die grünen
Zylinder stellen die beiden Beschleunigermodule
dar. Nach zwei vollständigen Rezirkulationen
erreicht der Elektronenstrahl eine Energie von
150 MeV.
Bild: Institut für Kernphysik, JGU [Gesamtansicht] |
Mit dem Startschuss für die Herstellung zweier supraleitender
Beschleunigermodule für den geplanten Elektronenbeschleuniger MESA (Mainz
Energy-Recovering Superconducting Accelerator) an der Johannes
Gutenberg-Universität Mainz (JGU) geht das Projekt MESA in die nächste Phase.
MESA basiert auf einem neuartigen Konzept, das vorsieht, einen Teil der Energie,
die zur Beschleunigung des Elektronenstrahls benötigt wird, zurückzugewinnen.
"Dadurch lassen sich die Betriebskosten von MESA deutlich reduzieren", meint
Professor Kurt Aulenbacher, der Leiter des Projektteams.
MESA ist das zentrale Instrument für die Durchführung mehrerer
Schlüsselexperimente am Exzellenzcluster PRISMA ("Precision Physics, Fundamental
Interactions and Structure of Matter"). Dazu gehören die genaue Vermessung des
Protonradius und die Suche nach den sogenannten dunklen Photonen, die das Rätsel
der Dunklen Materie erklären könnten.
Erstmals traf sich Ende Mai das komplette Projektteam zur Herstellung der
supraleitenden Beschleunigermodule vor Ort, um technische Details und Zeitpläne
für die Fertigung der knapp vier Meter langen Module festzulegen. Das Team
besteht aus Ingenieuren, Physikern und Fertigungsspezialisten des Instituts für
Kernphysik sowie der Herstellerfirma Research Instruments.
Beschleunigermodule sind hochkomplexe technische Bestandteile moderner
Linearbeschleuniger, um Elementarteilchen - im Falle von MESA sind es Elektronen
- durch die Anwendung elektromagnetischer Wechselfelder auf nahezu
Lichtgeschwindigkeit zu beschleunigen. Die MESA-Module sind supraleitend und
müssen daher bei einer Temperatur von minus 271,3 Grad Celsius, nahe dem
absoluten Nullpunkt, betrieben werden.
Sie bestehen aus einem thermischen Isoliersystem (Kryostat) mit eingebauten
supraleitenden Hohlraumresonatoren, sogenannten Kavitäten. Die Kavitäten selbst
bestehen aus Niob, einem bei sehr niedrigen Temperaturen supraleitenden Metall.
Um die benötigte Betriebstemperatur von minus 271,3 Grad Celsius zu garantieren,
werden die Kavitäten in einem mit flüssigem Helium umspülten Tank eingeschweißt.
Die mit dem Heliumtank umschlossenen Kavitäten wiederum sind von einem weiteren
Tank umhüllt, vergleichbar mit einer Thermoskanne. Zusätzlich befindet sich ein
mit flüssigem Stickstoff durchflossenes Rohrsystem zwischen Helium- und
Außentank als zusätzliche Isolierung.
MESA ist der weltweit erste supraleitende, energierückgewinnende Beschleuniger,
der für Forschungszwecke eingesetzt werden wird. "MESA bietet mit seiner hohen
Strahlintensität und -qualität einzigartige Voraussetzungen für ein
zukunftsweisendes Experimentierprogramm zur Erforschung und Überprüfung der
Grenzen der heute bekannten Phänomene in der Elementarteilchenphysik, eines der
zentralen Forschungsziele von PRISMA", so Professor Hartmut Wittig, Sprecher des
Exzellenzclusters, aus dessen Mitteln die Entwicklung und der Bau von MESA
finanziert wird.
Die an PRISMA beteiligten Forscherinnen und Forscher an der Johannes
Gutenberg-Universität fiebern der geplanten Inbetriebnahme des Beschleunigers im
Jahr 2017 entgegen, da MESA hinsichtlich einer zweiten Förderperiode des
Exzellenzclusters eine maßgebliche Rolle spielen wird.
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