Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Neuer Kühler mit 2 Millionen Volt

06.12.2012
Elektronenkühler für COSY aus Nowosibirsk eingetroffen

Ein neuer Elektronenkühler für den Jülicher Teilchenbeschleuniger COSY ist nach 12-tägigem Transport per Schwerlaster über knapp 6.000 Kilometer aus Nowosibirsk am Forschungszentrum Jülich angekommen.


Anlieferung des neuen Elektronenkühlers beim Jülicher Teilchenbeschleuniger COSY.

Quelle: Forschungszentrum Jülich

Das im Zusammenarbeit mit dem Budker Institute of Nuclear Physics entwickelte 2-Megavolt-Kühlsystem erweitert die Möglichkeiten, mit COSY extrem seltene, hochenergetische Zerfallsprozesse nachzuweisen, die bei der Suche nach exotischen Formen der Materie und Effekten jenseits des physikalischen Standardmodells eine Rolle spielen.

„Ein Elektronenkühler dieser Größenordnung stellt experimentiertechnisches Neuland dar“, hebt Prof. Sebastian M. Schmidt, Mitglied des Vorstandes des Forschungszentrums Jülich, hervor. „Damit lassen sich erstmals Effekte studieren, die bisher im statistischen Rauschen verborgen blieben. Darüber hinaus sind die Erfahrungen in der Nutzung an COSY eine unverzichtbare Vorstufe für die Realisierung der hochenergetischen Elektronenkühlung am zukünftigen Speicherring HESR am GSI in Darmstadt, bei dem Spannungen von bis zu 8 Megavolt beherrscht werden müssen.“

Bei Experimenten mit Teilchenbeschleunigern zählt nicht nur die Leistung, es kommt auch auf die Qualität des erzeugten Strahls an. Der Jülicher Speicher- und Beschleunigungsring COSY (COoler SYnchrotron) mit einem Umfang von 184 Metern zielt – anders als Hochenergiebeschleuniger wie der Large Hadron Collider am CERN – auf Präzisionsstrahlen im mittleren Energiebereich ab. Dieser Übergangsbereich von Kern- und Teilchenphysik ist beispielsweise relevant für die Untersuchung exotischer Teilchen oder Effekte, bei denen sich die Symmetrieeigenschaften der Elementarteilchen bemerkbar machen.

Viele dieser, nach dem Standardmodell der Physik teilweise sogar „verbotenen Zerfälle“, für die sich die Wissenschaftler interessieren, finden extrem selten statt. Nur mithilfe eines scharf definierten Teilchenstrahls lässt sich entscheiden, ob ein Experiment nur Zufallstreffer oder ein statistisch gesichertes Ergebnis liefert. COSY ist einer der wenigen Beschleuniger, bei dem dazu gleich zwei verschiedene Kühlungsverfahren parallel betrieben werden: eine sogenannte stochastische Kühlung und eine Elektronenkühlung, wobei letztere bisher auf den Niedrigenergiebereich begrenzt war.

„Der vorhandene Elektronenkühler erreicht maximal 100 Kilovolt, mit dem neuen Gerät lassen sich dagegen bis zu 2 Megavolt erzeugen. Das erlaubt es, die Strahldichte im gesamten Energiebereich von COSY entscheidend zu erhöhen, sowie die Strahllebensdauer für die internen Experimente, die neuartige, sehr dichte Targets verwenden, zu verbessern“, berichtet Dr. Vsevolod Kamerdzhiev vom Jülicher Institut für Kernphysik (IKP). Die stochastische Kühlung allein wäre nicht in der Lage, die Aufheizung des Strahls aufzuhalten.

Bei der Elektronenkühlung wird ein Elektronenstrahl eingeschleust, dessen Geschwindigkeit mit der mittleren Geschwindigkeit der Teilchen im Beschleuniger übereinstimmt. Auf der geraden Kühlstrecke – im neuen Kühler ist sie etwa 2,7 Meter lang – wechselwirken die Protonen des umlaufenden Strahls mit dem überlagerten Elektronenstrahl, und zwar im Schnitt umso mehr, je stärker sie vom gewünschten Mittelwert abweichen. Ein extrem präzise ausgerichtetes Magnetfeld sorgt dafür, dass die Elektronen unterwegs “kalt“ bleiben, sich also weiter gleichförmig fortbewegen. Die Abweichungen des Magnetfelds sind dabei so gering, dass sie sich nur mit eigens dazu entwickelten, lasergestützten Messverfahren feststellen lassen. Am Ende der Kühlsektion werden die Elektronen abgekoppelt und wieder aufgefangen.

Jülicher Wissenschaftler arbeiten bei der noch auf den ehemaligen Jülicher Beschleunigerexperten Prof. Jürgen Dietrich zurückgehenden Konstruktion des neuartigen Kühlers mit Partnern vom Budker Institute of Nuclear Physics in Nowosibirsk zusammen. Dort wurde dieses Kühlprinzip, das Gersch Izkowitsch Budker in den 1960er Jahren erstmals vorgeschlagen hatte, in den1970er Jahren erstmals erfolgreich demonstriert. Nach der Nutzung an COSY soll die neue 2-Megavolt-Kühlung am Hochenergie-Speicherring HESR installiert werden, einem Teil des geplanten Beschleunigerkomplexes FAIR (Facility for Antiproton and Ion Research) an der GSI in Darmstadt, der vom Forschungszentrum Jülich federführend aufgebaut wird.

Bildmaterial unter
http://www.fz-juelich.de/SharedDocs/Pressemitteilungen/UK/DE/2012/12-12-06Elektronenkuehler.html

Weitere Informationen:
Forschung am Jülicher Institut für Kernphysik: http://www.fz-juelich.de/ikp
Budker Institute of Nuclear Physics: http://www.inp.nsk.su/index.en.shtml

Ansprechpartner:
Dr. Vsevolod Kamerdzhiev, Institut für Kernphysik (IKP)
Tel. 02461 61-4739
v.kamerdzhiev@fz-juelich.de

Pressekontakt:
Tobias Schlößer
Tel. 02461 61-4771
t.schloesser@fz-juelich.de

Tobias Schlößer | Forschungszentrum Jülich
Weitere Informationen:
http://www.fz-juelich.de/ikp

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Physik Astronomie:

nachricht Nanotechnologie für Energie-Materialien: Elektroden wie Blattadern
27.09.2016 | Helmholtz-Zentrum Berlin für Materialien und Energie GmbH

nachricht Ultradünne Membranen aus Graphen
27.09.2016 | Universität Bielefeld

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Physik Astronomie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Forscher entwickeln quantenphotonischen Schaltkreis mit elektrischer Lichtquelle

Optische Quantenrechner könnten die Computertechnologie revolutionieren. Forschern um Wolfram Pernice von der Westfälischen Wilhelms-Universität Münster sowie Ralph Krupke, Manfred Kappes und Carsten Rockstuhl vom Karlsruher Institut für Technologie ist es nun gelungen, einen quantenoptischen Versuchsaufbau auf einem Chip zu platzieren. Damit haben sie eine Voraussetzung erfüllt, um photonische Schaltkreise für optische Quantencomputer nutzbar machen zu können.

Ob für eine abhörsichere Datenverschlüsselung, die ultraschnelle Berechnung riesiger Datenmengen oder die sogenannte Quantensimulation, mit der hochkomplexe...

Im Focus: First quantum photonic circuit with electrically driven light source

Optical quantum computers can revolutionize computer technology. A team of researchers led by scientists from Münster University and KIT now succeeded in putting a quantum optical experimental set-up onto a chip. In doing so, they have met one of the requirements for making it possible to use photonic circuits for optical quantum computers.

Optical quantum computers are what people are pinning their hopes on for tomorrow’s computer technology – whether for tap-proof data encryption, ultrafast...

Im Focus: Quantenboost für künstliche Intelligenz

Intelligente Maschinen, die selbständig lernen, gelten als Zukunftstrend. Forscher der Universität Innsbruck und des Joint Quantum Institute in Maryland, USA, loten nun in der Fachzeitschrift Physical Review Letters aus, wie Quantentechnologien dabei helfen können, die Methoden des maschinellen Lernens weiter zu verbessern.

In selbstfahrenden Autos, IBM's Watson oder Google's AlphaGo sind Computerprogramme am Werk, die aus Erfahrungen lernen können. Solche Maschinen werden im Zuge...

Im Focus: Synthese-chemischer Meilenstein: Neues Ferrocenium-Molekül entdeckt

Wissenschaftler der Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg (FAU) haben zusammen mit Kollegen der Freien Universität Berlin ein neues Molekül entdeckt: Die Eisenverbindung in der seltenen Oxidationsstufe +4 gehört zu den Ferrocenen und ist äußerst schwierig zu synthetisieren.

Metallocene werden umgangssprachlich auch als Sandwichverbindungen bezeichnet. Sie bestehen aus zwei organischen ringförmigen Verbindungen, den...

Im Focus: Neue Entwicklungen in der Asphären-Messtechnik

Kompetenzzentrum Ultrapräzise Oberflächenbearbeitung (CC UPOB) lädt zum Expertentreffen im März 2017 ein

Ob in Weltraumteleskopen, deren Optiken trotz großer Abmessungen nanometergenau gefertigt sein müssen, in Handykameras oder in Endoskopen − Asphären kommen in...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Laser für Neurochirurgie und Biofabrikation - LaserForum 2016 thematisiert Medizintechnik

27.09.2016 | Veranstaltungen

Ist Vergessen die Zukunft?

27.09.2016 | Veranstaltungen

Von der Probe zum digitalen Modell - MikroskopieTrends ´16

26.09.2016 | Veranstaltungen

 
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Nanotechnologie für Energie-Materialien: Elektroden wie Blattadern

27.09.2016 | Physik Astronomie

Ultradünne Membranen aus Graphen

27.09.2016 | Physik Astronomie

Ein magnetischer Antrieb für Mikroroboter

27.09.2016 | Biowissenschaften Chemie