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 Quantenzustände in einem Nanoobjekt lassen sich durch mechanisches System manipulieren
04.08.2015 | Universität Basel

nachricht Raumsonden – keimfreier Start ins All
03.08.2015 | Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik und Automatisierung IPA

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: Kleine Löcher, große Wirkung: Aktives Elastomerlager reduziert Schwingungen

Wo große Bewegungen ausgeglichen werden müssen, sind Elastomere in ihrem Element. Sie federn passiv Stöße bei Fahrzeugen ab und reduzieren Schwingungen in Maschinen. Aber sie können noch mehr als das, wie Forscher des Fraunhofer LBF zeigen konnten. Sie haben diese elastischen Komponenten smarter gemacht und ihnen beigebracht, sich aktiv zu verformen. Dazu nutzt das Institut dielektrische Elastomere (DE). Das sind weiche Materialien, die sich unter hohen elektrischen Spannungen verformen, und das prädestiniert sie für den Aufbau von Aktoren. Gegenüber Piezoaktoren haben sie den Vorteil, vergleichsweise große Dehnungen bei geringeren Kräften zu erreichen.

Diese Fähigkeit haben die Wissenschaftler des Fraunhofer-Instituts für Betriebsfestigkeit und Systemzuverlässigkeit LBF genutzt und ein Konzept für DE-Aktoren...

Im Focus: Greenhouse gases' millennia-long ocean legacy

Continuing current carbon dioxide (CO2) emission trends throughout this century and beyond would leave a legacy of heat and acidity in the deep ocean. These...

Im Focus: Kosten sparen beim Bau von Flugzeugturbinen

Verdichterscheiben für Flugzeugturbinen werden aus einem Materialstück herausgefräst. Bei der Bearbeitung fangen die Schaufeln an zu schwingen. Ein neuartiges Spannsystem steigert die Dämpfung der Schaufeln nun auf mehr als das 400-fache. Es lassen sich bis zu 5000 Euro Kosten bei der Fertigung einsparen.

Mal eben schnell in den Urlaub jetten oder für ein langes Wochenende nach Rom, Paris oder Madrid fliegen? Der Flugverkehr steigt, insbesondere der...

Im Focus: Gletscher verlieren mehr Eis als je zuvor

Der Gletscherschwund im ersten Jahrzehnt des 21. Jahrhunderts erreicht einen historischen Rekordwert seit Messbeginn. Das Schmelzen der Gletscher ist ein globales Phänomen und selbst ohne weiteren Klimawandel werden sie zusätzlich an Eis verlieren. Dies belegt die neueste Studie des World Glacier Monitoring Services unter der Leitung der Universität Zürich.

Seit über 120 Jahren sammelt der World Glacier Monitoring Service, mit heutigem Sitz an der Universität Zürich, weltweite Daten zu Gletscherveränderungen....

Im Focus: Glaciers melt faster than ever

Glacier decline in the first decade of the 21st century has reached a historical record, since the onset of direct observations. Glacier melt is a global phenomenon and will continue even without further climate change. This is shown in the latest study by the World Glacier Monitoring Service under the lead of the University of Zurich, Switzerland.

The World Glacier Monitoring Service, domiciled at the University of Zurich, has compiled worldwide data on glacier changes for more than 120 years. Together...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Managementkonferenz

04.08.2015 | Veranstaltungen

Tagung "Intelligente Beschichtungen für Außenanwendungen" in Dresden

03.08.2015 | Veranstaltungen

MS Wissenschaft in Stuttgart: Fraunhofer zeigt Chancen im Ländle auf

03.08.2015 | Veranstaltungen

 
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Siemens modernisiert Großteil des belgischen Eisenbahnnetzes

04.08.2015 | Verkehr Logistik

Wegweisende Konzepte rund ums Automatisierte Fahren und innovative Fahrzeuge gesucht

04.08.2015 | Verkehr Logistik

Mit Hightech und Honigtöpfen gegen Hacker

04.08.2015 | Informationstechnologie