Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Supraleitung für zukünftiges Beschleunigerprojekt ILC

20.08.2004


Heute verkündete das International Committee for Future Accelerators (ICFA) auf einer Wissenschaftskonferenz in Peking, dass bei dem geplanten Internationalen Linearcollider (ILC) die supraleitende Technologie eingesetzt werden soll. Diese Entscheidung ist für DESY und seine internationalen Partner von großer Bedeutung, da sie diese Technologie gemeinsam entwickelt und an der TESLA-Testanlage TTF (TESLA Test Facility) in Hamburg erfolgreich getestet haben.



Der ILC ist das nächste große Zukunftsprojekt der Teilchenphysik. Realisierung und Standort dieser Anlage stehen noch nicht fest. Als nächstes werden die Teilchenphysiker die technische Planung des Projektes so zügig wie möglich gemeinsam weiterentwickeln. DESY wird dabei eine wichtige Rolle spielen.



Das ICFA-Komitee, das die Teilchenphysik weltweit vertritt, legte sich damit auf eine von zwei möglichen Technologien fest, die seit 12 Jahren in Amerika, Asien und Europa erforscht werden. Sie unterscheiden sich vor allem in den Beschleunigungseinheiten, den so genannten Resonatoren. Diese bringen die Teilchen vor ihrem Zusammenstoß auf hohe Energie. Die Resonatoren können normal leitend arbeiten und werden dann bei Raumtemperatur betrieben ("warme" Version), oder supraleitend mit einer Betriebstemperatur nahe dem absoluten Nullpunkt ("kalte" Version).

"Die weltweite Teilchenphysik hat durch die Technologiefestlegung einen wichtigen Schritt in die Zukunft gemacht, bei dem das internationale Einvernehmen der eigentliche Erfolg ist," kommentierte Albrecht Wagner, der Vorsitzende des DESY-Direktoriums die Entscheidung heute auf einer Pressekonferenz des International Institute of High Energy Physics (IHEP) in Beijing. "Denn ohne die weltweite Einigung auf eine der beiden Technologien wäre es undenkbar, das ILC-Projekt zu realisieren. DESY hat diese Technologiewahl natürlich mit besonderer Freude zur Kenntnis genommen. Denn was vor zehn Jahren noch eine technische Vision war, ist nun Wirklichkeit geworden. Dies ist das Ergebnis der gemeinsamen Arbeit von DESY und seinen internationalen Partnern - der TESLA Collaboration, die die Leistung von supraleitenden Beschleunigungsresonatoren entscheidend verbessert hat."

Ein Linearcollider für hoch energetische Elektronen und deren Antiteilchen, die Positronen, wird einmalige Chancen eröffnen, zentrale naturwissenschaftliche Fragen des 21. Jahrhunderts zur Natur von Materie, Energie, Raum und Zeit sowie zur Dunklen Materie, Dunklen Energie und Existenz von Extra-Dimensionen zu untersuchen. Die Technologieentscheidung ermöglicht jetzt den nächsten großen Schritt auf dem Weg zu diesem Zukunftsprojekt der Teilchenforschung, das eine Ergänzung zu dem Large Hadron Collider (LHC) am CERN darstellt, der 2007 in der Nähe von Genf seinen Betrieb aufnehmen und Protonen beschleunigen wird. Unabhängig von dem späteren Standort der neuen Forschungsanlage werden Teilchenphysiker von Beschleunigerzentren und Universitätsinstituten aus Amerika, Asien und Europa ab sofort gemeinsam an der technischen Planungsstudie für den internationalen Linearcollider arbeiten.

Das Helmholtz-Zentrum DESY hatte schon vor der Technologiefestlegung beschlossen, sich auf jeden Fall an dem ILC zu beteiligen - auch wenn der Linearcollider nicht in der von DESY und seinen Partnern favorisierten supraleitenden Technologie realisiert worden wäre. "Dies fällt uns jetzt natürlich besonders leicht", so Wagner weiter, "weil bei DESY gerade die Vorbereitungen für den europäischen Röntgenlaser XFEL laufen, der auch auf der TESLA-Technologie basiert und ab 2006 in Hamburg und Schleswig-Holstein realisiert wird. Der Bau des XFEL wird viele Aspekte des ILC testen." (X steht für X-ray, englisch Röntgen, und FEL für Freie-Elekronen-Laser.)

Die beiden Technologiekonzepte für einen Elektron-Positron-Linearcollider für Kollisionsenergien im Bereich von 500 bis 1000 Milliarden Elektronenvolt (GeV) unterscheiden sich im Wesentlichen in den folgenden Punkten: Die Betriebsfrequenz der Beschleunigungsresonatoren liegt bei der supraleitenden Version mit 1,3 Giga-Hertz (GHz) im "L-Band-Bereich", die der normal leitenden Version mit 11,4 GHz im "X-Band-Bereich". - Für die L-Band-Version wird eine Tunnellänge von bis zu 40 km veranschlagt, für X-Band von bis zu 30 km. Die X-Band-Technologie erfordert parallel zu dem eigentlichen Collider-Tunnel einen zweiten Tunnel, in dem die Sender für die Erzeugung der hochfrequenten Beschleunigungsfelder stehen. - Bei der L-Band-Technologie wird auf Grund der Supraleitung praktisch die gesamte Hochfrequenzleistung auf den Teilchenstrahl übertragen, bei X-Band etwa ein Drittel. - Im Gegensatz zur L-Band-Version hat die X-Band-Version das Potenzial für höhere Beschleunigungsfelder und damit höhere Kollisionsenergien, ohne dass der Linearcollider verlängert werden müsste. - Um die für die Elektron-Positron-Forschung erforderlichen Kollisionsraten zu erzielen, müssen die beiden Teilchenbeschleuniger im Wechselwirkungsbereich extrem genau aufgestellt und ausgerichtet werden. Hier unterscheiden sich die beiden Technologien in den Anforderungen an die Aufstellgenauigkeit: Für den L-Band-Collider liegt sie im Bereich von einem halben Millimeter, für den X-Band-Collider von einigen hundertstel Millimeter.

Das International Committee for Future Accelerators (ICFA) - das höchste Komitee in der Teilchenphysik, in dem neue Beschleunigerprojekte diskutiert und abgestimmt werden, hatte im November des vergangenen Jahres das von ihm eingesetzte Gremium ITRP (International Technology Recommendation Panel) beauftragt, eine Empfehlung für eine der beiden Technologien zu erarbeiten. Dieses mit Experten aus Amerika, Asien und Europa besetzte Gremium hatte dann innerhalb von nur acht Monaten die beiden Technologien "auf Herz und Nieren" geprüft, ihre Vor- und Nachteile gegeneinander abgewogen und schließlich die supraleitende Technologie für den künftigen Linearcollider empfohlen.

"Sowohl die "warme" X-Band-Technologie als auch die "kalte" supraleitende Technologie könnten für den internationalen Linearcollider eingesetzt werden", kommentiert der ITRP-Vorsitzende Barry Barish vom California Institute of Technology, Pasadena, USA, das Ergebnis seines Gremiums, "beide bieten ihre eigenen Vorteile. Beide repräsentieren viele Jahre Forschungs- und Entwicklungsarbeit von Teams mit höchst talentierten und engagierten Wissenschaftlern. Vor diesem Hintergrund ist es für die weltweite Gemeinschaft der Teilchenphysiker aber zu kostspielig und zeitaufwendig, beide technischen Wege bis zum Bau weiter zu verfolgen. Wir begannen gleich auf unserer ersten Sitzung, die im Januar dieses Jahres stattfand, die beiden Technologien zu begutachten. Die Entscheidung war wirklich nicht einfach", so Barish weiter, "denn beide Technologien waren weit entwickelt und wir wussten, dass die Technologiewahl bedeutende Konsequenzen für die beteiligten Forschungszentren haben würde".

George Kalmus, Rutherford Appleton Laboratory, Chilton, England, und Mitglied des ITRP zur "kalten" Technologie: "Die supraleitende Technologie benutzt L-Band (1,3 GHz) Hochfrequenz, um die Elektronen- und Positronenstrahlen in den beiden gegeneinander gerichteten Linearbeschleunigern, die den Linearcollider bilden, zu beschleunigen. Ihre besondere Eigenschaft ist die Verwendung von Beschleunigungsresonatoren aus hoch reinem Niob. Diese Resonatoren haben bei ihrer Betriebstemperatur fast keinen elektrischen Widerstand, das heißt, sie werden supraleitend. Wenn dieser Effekt einsetzt, wird die Übertragung der elektrischen Leistung von der Senderöhre zu den Elektronen- und Positronenstrahlen sehr effizient. Der vorgeschlagene Linearcollider würde einen Tunnel von bis zu 40 Kilometer Länge benötigen, in dessen Mitte die Experimentierzonen mit den kollidierenden Elektronen und Positronen liegen würden."

Das ICFA-Komitee folgte am 20. August in Peking einstimmig der Empfehlung des ITRP und wählte damit die supraleitende Technologie für den ILC aus.

Petra Folkerts | idw
Weitere Informationen:
http://www.desy.de
http://www.interactions.org

Weitere Berichte zu: Beschleunigungsresonator GHz ILC ITRP Supraleitung Teilchenphysik

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Physik Astronomie:

nachricht Radioaktive Elemente in Cassiopeia A liefern Hinweise auf Neutrinos als Ursache der Supernova-Explosion
23.06.2017 | Max-Planck-Institut für Astrophysik

nachricht Individualisierte Faserkomponenten für den Weltmarkt
22.06.2017 | Laser Zentrum Hannover e.V. (LZH)

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: Can we see monkeys from space? Emerging technologies to map biodiversity

An international team of scientists has proposed a new multi-disciplinary approach in which an array of new technologies will allow us to map biodiversity and the risks that wildlife is facing at the scale of whole landscapes. The findings are published in Nature Ecology and Evolution. This international research is led by the Kunming Institute of Zoology from China, University of East Anglia, University of Leicester and the Leibniz Institute for Zoo and Wildlife Research.

Using a combination of satellite and ground data, the team proposes that it is now possible to map biodiversity with an accuracy that has not been previously...

Im Focus: Klima-Satellit: Mit robuster Lasertechnik Methan auf der Spur

Hitzewellen in der Arktis, längere Vegetationsperioden in Europa, schwere Überschwemmungen in Westafrika – mit Hilfe des deutsch-französischen Satelliten MERLIN wollen Wissenschaftler ab 2021 die Emissionen des Treibhausgases Methan auf der Erde erforschen. Möglich macht das ein neues robustes Lasersystem des Fraunhofer-Instituts für Lasertechnologie ILT in Aachen, das eine bisher unerreichte Messgenauigkeit erzielt.

Methan entsteht unter anderem bei Fäulnisprozessen. Es ist 25-mal wirksamer als das klimaschädliche Kohlendioxid, kommt in der Erdatmosphäre aber lange nicht...

Im Focus: Climate satellite: Tracking methane with robust laser technology

Heatwaves in the Arctic, longer periods of vegetation in Europe, severe floods in West Africa – starting in 2021, scientists want to explore the emissions of the greenhouse gas methane with the German-French satellite MERLIN. This is made possible by a new robust laser system of the Fraunhofer Institute for Laser Technology ILT in Aachen, which achieves unprecedented measurement accuracy.

Methane is primarily the result of the decomposition of organic matter. The gas has a 25 times greater warming potential than carbon dioxide, but is not as...

Im Focus: How protons move through a fuel cell

Hydrogen is regarded as the energy source of the future: It is produced with solar power and can be used to generate heat and electricity in fuel cells. Empa researchers have now succeeded in decoding the movement of hydrogen ions in crystals – a key step towards more efficient energy conversion in the hydrogen industry of tomorrow.

As charge carriers, electrons and ions play the leading role in electrochemical energy storage devices and converters such as batteries and fuel cells. Proton...

Im Focus: Die Schweiz in Pole-Position in der neuen ESA-Mission

Die Europäische Weltraumagentur ESA gab heute grünes Licht für die industrielle Produktion von PLATO, der grössten europäischen wissenschaftlichen Mission zu Exoplaneten. Partner dieser Mission sind die Universitäten Bern und Genf.

Die Europäische Weltraumagentur ESA lanciert heute PLATO (PLAnetary Transits and Oscillation of stars), die grösste europäische wissenschaftliche Mission zur...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Von Batterieforschung bis Optoelektronik

23.06.2017 | Veranstaltungen

10. HDT-Tagung: Elektrische Antriebstechnologie für Hybrid- und Elektrofahrzeuge

22.06.2017 | Veranstaltungen

„Fit für die Industrie 4.0“ – Tagung von Hochschule Darmstadt und Schader-Stiftung am 27. Juni

22.06.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Radioaktive Elemente in Cassiopeia A liefern Hinweise auf Neutrinos als Ursache der Supernova-Explosion

23.06.2017 | Physik Astronomie

Dünenökosysteme modellieren

23.06.2017 | Ökologie Umwelt- Naturschutz

Makro-Mikrowelle macht Leichtbau für Luft- und Raumfahrt effizienter

23.06.2017 | Materialwissenschaften