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 Sei mit STARS4ALL dabei, wenn Merkur vor die Sonne wandert
04.05.2016 | Leibniz-Institut für Gewässerökologie und Binnenfischerei (IGB)

nachricht MICROSCOPE sendet
04.05.2016 | Zentrum für angewandte Raumfahrttechnologie und Mikrogravitation (ZARM)

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: Experiment im schwebenden Tropfen

Der genaue Aufbau von Proteinen standardmässig mittels Röntgenstrahlung entschlüsselt. Die beiden Wissenschaftler Soichiro Tsujino und Takashi Tomizaki am Paul Scherrer Institut PSI haben diese Methode nun trickreich weiterentwickelt: Sie haben erfolgreich die Struktur eines Proteins bestimmt, das sich in einem frei in der Luft schwebenden Flüssigkeitstropfen befand. Den Tropfen hielten sie mittels Ultraschall in der Luft. Mit diesem Kniff gelang ihnen die Strukturanalyse bei Raumtemperatur und damit sehr nahe an den natürlichen Bedingungen im Organismus. Ihre Studie haben Soichiro Tsujino und Takashi Tomizaki nun in der Fachzeitschrift Scientific Reports veröffentlicht.

Eine ungewöhnliche Trägersubstanz haben sich zwei Wissenschaftler am Paul Scherrer Institut PSI ausgesucht, um ein Protein zu untersuchen: einen frei...

Im Focus: Sei mit STARS4ALL dabei, wenn Merkur vor die Sonne wandert

2012 war es die Venus, in diesem Jahr ist der Planet Merkur dran, vor der Sonne zu passieren. Für fast acht Stunden werden wir am 9. Mai 2016 die Möglichkeit haben, den Planeten Merkur als kleinen schwarzen Punkt auf der Oberfläche der Sonne durchziehen zu sehen. Das EU-Projekt STARS4ALL, an dem auch das IGB beteiligt ist, wird in Zusammenarbeit mit www.sky-live.tv das Phänomen von Teneriffa und von Island aus live übertragen. STARS4ALL bietet dazu Bildungsmaterial für Schüler an.

Am 9. Mai 2016, um die Mittagszeit, wird der Planet Merkur anfangen, die Scheibe der Sonne zu kreuzen; eine Reise, welche über sieben Stunden dauern wird.

Im Focus: MICROSCOPE sendet

Am Montag, 2. Mai 2016, erreichte die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler vom Zentrum für angewandte Raumfahrttechnologie und Mikrogravitation (ZARM) der Universität Bremen die erste Erfolgsmeldung von ihrem Forschungs-Satelliten. Per Videoübertragung waren sie zugeschaltet, als die französischen Kollegen das Experiment an Bord von MICROSCOPE (MICRO Satellite à traînée Compensée pour l'Observation du Principe d'Equivalence) initialisierten und das Messinstrument die ersten Testdaten übermittelte. Damit ist der wichtigste Meilenstein der Testphase erreicht, bevor sich herausstellt, ob Einsteins Relativitätstheorie auch nach dieser Satellitenmission noch Bestand haben wird.

“#TSAGE @onera_fr is on. The test masses have been released and servo looped!!!! Great all green“ lautet die Twitter-Nachricht der französischen Partner, die...

Im Focus: Genauester Spiegel der Welt bei European XFEL in Hamburg eingetroffen

Der vermutlich präziseste Spiegel der Welt ist bei European XFEL in der Metropolregion Hamburg eingetroffen. Der 95 Zentimeter lange Spiegel ist ein wichtiges Bauteil des Röntgenlasers, der 2017 in Betrieb gehen soll. Auf den ersten Blick sieht er einem normalen Spiegel durchaus ähnlich, ist jedoch extrem flach und glatt. Die größten Unebenheiten auf seiner Oberfläche haben eine Dimension von gerade einmal einem Nanometer, einem milliardstel Meter. Diese Präzision entspräche einer 40 Kilometer langen Straße, deren maximale Unebenheit gerade einmal so groß ist wie der Durchmesser eines Haars.

Der Röntgenspiegel ist der erste von mehreren, die an unterschiedlichen Stellen der Anlage zum Spiegeln und Filtern des Röntgenlaserstrahls eingebaut werden....

Im Focus: Erste Filmaufnahmen von Kernporen

Mithilfe eines extrem schnellen und präzisen Rasterkraftmikroskops haben Forscher der Universität Basel erstmals «lebendige» Kernporenkomplexe bei der Arbeit gefilmt. Kernporen sind molekulare Maschinen, die den Verkehr in und aus dem Zellkern kontrollieren. In ihrem kürzlich in «Nature Nanotechnology» publizierten Artikel erklären die Forscher, wie bewegliche «Tentakeln» in der Pore die Passage von unerwünschten Molekülen verhindern.

Das Rasterkraftmikroskop (AFM) ist kein Mikroskop zum Durchschauen. Es tastet wie ein Blinder mit seinen Fingern die Oberflächen mit einer extrem feinen Spitze...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

10. Essener Explosionsschutztage am 05.-06. Oktober 2016 mit fachbegleitender Ausstellung

06.05.2016 | Veranstaltungen

Entdeckungsreise durch die Welt der Meere und Ozeane auf dem Ausstellungsschiff MS Wissenschaft

06.05.2016 | Veranstaltungen

Entscheidende Impulsgeber

06.05.2016 | Veranstaltungen

 
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Wie der Fisch Verletzungen des Auges auf zellulärer Ebene regenerieren kann

06.05.2016 | Biowissenschaften Chemie

10. Essener Explosionsschutztage am 05.-06. Oktober 2016 mit fachbegleitender Ausstellung

06.05.2016 | Veranstaltungsnachrichten

Venusfliegenfalle: Vom Opfer zum Angreifer

06.05.2016 | Biowissenschaften Chemie