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EU fördert europäischen Plasmabeschleuniger

02.11.2015

Die europäische Union fördert die Entwicklung eines neuartigen Plasma-Teilchenbeschleuniger mit drei Millionen Euro aus dem Horizon2020-Programm. Im Rahmen des EU-Projekts EuPRAXIA (European Plasma Research Accelerator with eXcellence In Applications) soll eine Designstudie für einen sogenannten Plasmabeschleuniger mit dem Fokus auf Anwendungen dieser neuen Technik entstehen. Von der Plasmabeschleunigertechnik versprechen sich Physiker wesentlich kleinere und günstigere Teilchenbeschleuniger für Wissenschaft, Medizin und andere Anwendungen.

“EuPRAXIA definiert den fehlenden Schritt hin zu einer neuen Generation von Beschleunigern mit dem Potential für drastisch reduzierte Größe und Kosten”, erläutert der Koordinator des EuPRAXIA-Konsortiums, DESY-Forscher Ralph Aßmann. “EuPRAXIA stellt sicher, dass Europa auch weiterhin an der internationalen Spitze beschleunigerbasierter Wissenschaft und Anwendungen tätig ist.”


Bild einer Plasmazelle

DESY, Heiner Müller-Elsner

Das EuPRAXIA Konsortium umfasst 16 Forschungsinstitute und Universitäten aus fünf EU-Mitgliedsländern. Darüber hinaus nehmen 18 assoziierte Partner aus acht Ländern teil, darunter führende Institute aus der EU, Japan, China und den USA.

Teilchenbeschleuniger haben sich über die vergangenen 90 Jahre zu Maschinen mit vielseitigen Einsatzmöglichkeiten für Entdeckungen und Anwendungen entwickelt. Heute verrichten weltweit etwa 30,000 Beschleuniger ihren Dienst, darunter einige der größten Maschinen, die die Menschheit bisher gebaut hat.

In den vergangenen Jahren wurde mit der Plasmabeschleunigung eine neuartige Technologie zur Teilchenbeschleunigung entwickelt, die tausendmal höhere Beschleunigungsfelder erreichen kann als die herkömmliche Technik. Statt durch Hochfrequenz-Radiostrahlung werden dabei Teilchen wie beispielsweise Elektronen durch ein elektrisch geladenes Plasma beschleunigt, das mit Hilfe starker Laser erzeugt wird.

EuPRAXIA soll bis Ende 2019 ein konzeptionelles Design für den weltweit ersten Plasmabeschleuniger mit einer Energie von fünf Gigaelektronenvolt, industrieller Strahlqualität und dedizierten Nutzerbereichen ausarbeiten. Das EU-Projekt ist damit der entscheidende Zwischenschritt auf dem Weg von der Beschleuniger-Grundlagenforschung hin zu ultra-kompakten Beschleunigern für die Anwendung in Industrie, Medizin und Wissenschaft wie etwa der Hochenergiephysik.

Die Studie soll Beschleunigerkomponenten, Lasersysteme und Technik für eine verbesserte Qualität der Elektronenstrahlen ausarbeiten und dabei die Nutzung von Plasmabeschleunigern als Röntgenlaser, für die Teilchenphysik und für weitere Anwendungen betrachten. Außerdem sollen mögliche Standorte für den Prototypen miteinander verglichen werden, inklusive einer Kostenabschätzung und einem Modell für europaweit verteilte Konstruktionsaufgaben. Auf diese Weise kann EuPRAXIA in den 2020er Jahren Europa führend für neuartige Beschleuniger positionieren.

Das EuPRAXIA-Konsortium besteht aus den folgenden Mitgliedern: DESY und die Universität Hamburg aus Deutschland, das Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), das Commissariat à l'Énergie Atomique et aux énergies alternatives (CEA) und das Synchrotron SOLEIL aus Frankreich, das Science & Technology Facilities Council (STFC), die University of Manchester, die University of Liverpool, die University of Oxford und die University of Strathclyde sowie das Imperial College London aus Großbritannien, das Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN), der Consiglio Nazionale delle Ricerche (CNR), die Agenzia nazionale per le nuove tecnologie, l’energia e lo sviluppo economico sostenible (ENEA) und die Sapienza Universita di Roma aus Italien und das Instituto Superior Técnico (IST) aus Portugal.

Assoziiert sind zudem die Jiaotong University Shanghai und die Tsingua University Beijing aus China, das Helmholtz-Institut Jena, das Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf und die Ludwig-Maximillians-Universität München, aus Deutschland, die Universität Lille in Frankreich, die High Energy Accelerator Research Organization (KEK), das Kansai Photon Science Institute, die Japan Atomic Energy Agency, die Osaka University, und das RIKEN Spring-8 Center aus Japan, die Universität Lund aus Schweden, die European Organization for Nuclear Research (CERN) in der Schweiz,die Organisation Extreme Light Infrastructures - Beams (ELI-B) mit Sitz in Tschechien, das Wigner Research Center of the Hungarian Academy of Science in Ungarn, das Center for Accelerator Science and Education at Stony Brook University & Brookhaven National Laboratory (BNL), das Lawrence Berkeley National Laboratory (LBNL), das SLAC National Accelerator Laboratory und die University of California at Los Angeles (UCLA) in den USA.

Das Deutsche Elektronen-Synchrotron DESY ist das führende deutsche Beschleunigerzentrum und eines der führenden weltweit. DESY ist Mitglied der Helmholtz-Gemeinschaft und wird zu 90 Prozent vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) und zu 10 Prozent von den Ländern Hamburg und Brandenburg finanziert. An seinen Standorten in Hamburg und Zeuthen bei Berlin entwickelt, baut und betreibt DESY große Teilchenbeschleuniger und erforscht damit die Struktur der Materie. Die Kombination von Forschung mit Photonen und Teilchenphysik bei DESY ist einmalig in Europa.

Weitere Informationen:

http://eupraxia-project.eu - Projekt-Homepage

Dr. Thomas Zoufal | idw - Informationsdienst Wissenschaft

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