Marburger Chemiker ebnen den Weg zu einem neuen Typ von Teilchenbeschleuniger. Elektronen erreichen darin auf k\u00fcrzerer Strecke h\u00f6here Beschleunigungen als bislang m\u00f6glich.
\nDer Chemiker Prof. Dr. Florian Kraus und sein Doktorand Lars Deubner beteiligten sich an einem Experiment des internationalen „AWAKE“-Konsortiums, das am Teilchenbeschleuniger CERN in der Schweiz ein neuartiges Konzept testete. Dabei konnten sie einen Erfolg verbuchen. Die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler des Forschungsverbunds berichten in der aktuellen Ausgabe des Magazins „Nature“ \u00fcber ihre Ergebnisse.
\nTeilchenbeschleuniger wie am CERN tragen entscheidend zu einem tieferen Verst\u00e4ndnis von Elementarteilchen und der fundamentalen Kr\u00e4fte bei, die deren Wechselwirkungen steuern. Der Wunsch, mit immer h\u00f6heren Energien zu arbeiten, f\u00fchrt zu immer leistungsf\u00e4higeren Beschleunigern.
\n„Die Experimente des Awake-Konsortiums richten sich auf die n\u00e4chste Generation von Teilchenbeschleunigern“, erkl\u00e4rte Kraus. Der Chemieprofessor von der Philipps-Universit\u00e4t ist Ko-Autor der aktuellen Ver\u00f6ffentlichung.
\nUm ein neues Beschleunigungssystem zu entwickeln, das auf gleicher L\u00e4nge mit erh\u00f6hter Energie arbeitet und die Gr\u00f6\u00dfe des Beschleunigers dadurch begrenzt, setzt der „Awake“-Verbund auf das Plasma-Kielfeld-Konzept. Es wird so genannt, weil es auf einem Gas aus geladenen Teilchen basiert. In diesem „Plasma“ wird eine Welle erzeugt, die mit hoher Geschwindigkeit durch das Plasma wandert wie das Kielwasser eines Schiffs durch die See.
\nAuf dieser Welle wird ein Teilchenstrahl kontinuierlich beschleunigt. Vergleichbar ist das mit einem Surfer, der auf einer Welle reitet. „Durch dieses Surfen auf der Kielwelle erreichen die Teilchen auf einer Strecke von einem Zentimeter dieselbe Beschleunigung, f\u00fcr die andere Beschleunigertypen mindestens 30 Meter ben\u00f6tigen“, erl\u00e4uterte Kraus.
\nDas „Advanced-Wakefield-Experiment“ (AWAKE) am CERN verwendet Protonenstrahlen, um ein Kielfeld in einem 10 Meter langen Plasma anzutreiben. Dieses Plasma beruht auf dem Gas des hochreaktiven Alkalimetalls Rubidium, das durch einen Laserstrahl ionisiert und so mit einer elektrischen Ladung versehen wird.
\n„Wir haben die Physiker beim Umgang mit Rubidium beraten“, beschrieb Ko-Autor Deubner die Aufgabe des Marburger Teams. Die Chemiker testeten zum Beispiel in Experimenten, wie sich Rubidium in der Versuchsanordnung verhalten w\u00fcrde. Daraus leiteten sie ab, wie die Anlage gebaut werden m\u00fcsse.
\nDie Studie, die auf den Experimenten am CERN basiert, pr\u00e4sentiert erstmals Daten zu dem neuen Typus des Kielfeld-Beschleunigers. Die Federf\u00fchrung lag bei Prof. Dr. Allen Caldwell und Dr. Patric Muggli vom Max-Planck-Institut f\u00fcr Physik in M\u00fcnchen. Dar\u00fcber hinaus beteiligen sich zahlreiche Forscherinnen und Forscher aus 21 Hochschulen und Forschungseinrichtungen in aller Welt am „Awake“-Verbund.
\n„Unsere Ergebnisse sind ein gro\u00dfer erster Schritt zur Entwicklung k\u00fcnftiger hochenergetischer Teilchenbeschleuniger“, fassten die Autorinnen und Autoren die Ergebnisse zusammen. Kraus lehrt Anorganische Chemie an der Philipps-Universit\u00e4t und leitet die Arbeitsgruppe Fluorchemie. Seit Anfang 2018 f\u00f6rdert die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) sein Projekt „Fluorchemie unter Hochdruck“ durch ihr „Reinhart Koselleck-Programm“.<\/p>\n
* pm: Philipps-Universit\u00e4t Marburg<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
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