Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

DESYs Teilchenbeschleuniger HERA geht mit vierfacher Leistung neu an den Start

30.07.2001


Am Sonntag, den 29. Juli 2001, ging Deutschlands größtes Forschungsinstrument, der Teilchenbeschleuniger HERA, wieder an den Start. Knapp neun Monate dauerten die Umbauten an der über sechs Kilometer langen unterirdischen Anlage beim Forschungszentrum DESY in Hamburg. Das Ziel: HERAs "Trefferrate", also die Anzahl der miteinander kollidierenden Teilchen, auf das Vierfache zu erhöhen.

Diese Leistungssteigerung wird den Experimenten Zugang zu extrem seltenen Prozessen verschaffen - und damit den Blick des "Super-Elektronenmikroskops" HERA für Teilchen und Kräfte jenseits der gängigen physikalischen Theorie, dem Standard-Modell, weiter schärfen. "Wir stoßen in Neuland vor und erwarten deshalb, neue Dinge zu sehen, ebenso, wie man in einem normalen Mikroskop Überraschendes sieht, wenn man eine stärkere Lichtquelle einbaut", erläutert Prof. Albrecht Wagner, Vorsitzender des DESY-Direktoriums.

Die bisherigen Untersuchungen an HERA haben zum Beispiel ergeben, dass das Proton ein reiches Innenleben aus Quarks und Gluonen besitzt. Mit der erhöhten HERA-Trefferrate wird es möglich sein, diese Struktur in Dimensionen, die 2000-mal kleiner sind als das Proton selbst, mit hoher Genauigkeit zu erforschen. Damit lässt sich beispielsweise der Frage nachgehen, ob Teilchen wie die Quarks eine Unterstruktur aufweisen - also möglicherweise gar nicht elementar sind, wie wir heute annehmen.

120 Techniker, Wissenschaftler und Ingenieure waren von September 2000 bis Mitte Mai 2001 mit den HERA-Umbauten beschäftigt. 480 Meter Vakuumsystem mussten ausgetauscht, knapp 80 Magnete neu konstruiert und eingebaut werden, jeder von ihnen zwischen einem und vier Meter lang und bis zu sieben Tonnen schwer. Die neuen Magnete werden die Querschnitte der Teilchenstrahlen, die HERA beschleunigt, unmittelbar vor der Kollision auf ein Drittel ihrer bisherigen Fläche zusammendrücken: von einem hundertstel Quadratmillimeter auf winzige drei tausendstel Quadratmillimeter. Diese Präzisionsarbeit erforderte eine aufwendige Neugestaltung der beiden Kollisionszonen, in denen die Teilchen aufeinander prallen - also genau jener Stellen, die ohnehin zu den technisch anspruchsvollsten der Anlage gehören. Doch der Aufwand lohnt, denn die Wahrscheinlichkeit, dass die in HERA beschleunigten Elektronen und Protonen zusammenstoßen, wird dadurch deutlich größer. Dann können die Teilchenphysiker auch extrem seltene Prozesse mit für die Statistik ausreichender Häufigkeit beobachten. Allerdings steigt damit auch die Flut an uninteressanten Prozessen. Daher mussten HERAs hausgroße Nachweisgeräte technisch ebenfalls aufgerüstet werden, so dass sie noch schneller und effektiver entscheiden können, welche Teilchenreaktionen wirklich interessant sind.

Eine Hightech-Anlage wie HERA wieder in Betrieb zu nehmen, geht nicht einfach auf Knopfdruck. Auf den Bruchteil eines Millimeters genau muss alles passen, damit die haarfeinen Teilchenstrahlen an den Kollisionspunkten tatsächlich aufeinander treffen. Auch ihr "Timing" muss auf Milliardstel Sekunden genau stimmen - schließlich nützt es wenig, wenn ein Teilchenpaket am Kollisionspunkt eintrifft, während sich sein Gegenstück woanders befindet. In den nächsten Monaten wird das HERA-Team die Teilchenstrahlen deshalb zunächst einzeln in den Beschleuniger "einfädeln" und optimieren, bevor man sich an die ersten Kollisionen wagt. Bis November sollte alles bereit sein, um die Intensität der Strahlen langsam zu steigern und damit die Trefferrate der Teilchen auf den geplanten vierfachen Wert zu bringen. Zur Routine wird der HERA-Betrieb mit der neu gewonnenen hohen Leistung dann bereits Anfang des Jahres 2002.

Die Hadron-Elektron-Ring-Anlage HERA ist der größte Teilchenbeschleuniger bei DESY in Hamburg und seit 1992 im Forschungsbetrieb. HERA ist der erste und einzige Speicherring, in dem zwei Arten von Materieteilchen miteinander kollidieren: Protonen und Elektronen. HERA besteht aus zwei ringförmigen, jeweils 6,3 Kilometer langen Beschleunigern in einem unterirdischen Tunnel. An zwei Experimenten untersuchen Teilchenphysiker die Zusammenstöße zwischen den Protonen und Elektronen, die wie winzige Sonden das Innere der ungleich schwereren Protonen abtasten. Zwei weitere Experimente nutzen jeweils nur einen der Teilchenstrahlen. Jeweils etwa 400 Physiker aus 50 Instituten aus 12 Ländern analysieren die Spuren der Teilchenkollisionen, von denen sich Millionen pro Sekunde in jedem der großen Nachweisgeräte abspielen. Das Ziel: dem Innenleben des Protons und den fundamentalen Kräften auf die Spur zu kommen. Dabei ermöglicht das "Super-Elektronenmikroskop" HERA den weltweit schärfsten Blick ins Proton.

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

Weitere Berichte zu: HERA ProTon Teilchen Teilchenbeschleuniger Teilchenstrahl

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Verfahrenstechnologie:

nachricht Neues Verfahren zur Inprozesskontrolle in der Warmumformung
18.08.2017 | Fachhochschule Südwestfalen

nachricht Forschungsprojekt zu optimierten Oberflächen von Metallpulver-Spritzguss-Werkzeugen
17.08.2017 | Hochschule Pforzheim

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Verfahrenstechnologie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

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

Im Focus: Unterwasserroboter soll nach einem Jahr in der arktischen Tiefsee auftauchen

Am Dienstag, den 22. August wird das Forschungsschiff Polarstern im norwegischen Tromsø zu einer besonderen Expedition in die Arktis starten: Der autonome Unterwasserroboter TRAMPER soll nach einem Jahr Einsatzzeit am arktischen Tiefseeboden auftauchen. Dieses Gerät und weitere robotische Systeme, die Tiefsee- und Weltraumforscher im Rahmen der Helmholtz-Allianz ROBEX gemeinsam entwickelt haben, werden nun knapp drei Wochen lang unter Realbedingungen getestet. ROBEX hat das Ziel, neue Technologien für die Erkundung schwer erreichbarer Gebiete mit extremen Umweltbedingungen zu entwickeln.

„Auftauchen wird der TRAMPER“, sagt Dr. Frank Wenzhöfer vom Alfred-Wegener-Institut, Helmholtz-Zentrum für Polar- und Meeresforschung (AWI) selbstbewusst. Der...

Im Focus: Mit Barcodes der Zellentwicklung auf der Spur

Darüber, wie sich Blutzellen entwickeln, existieren verschiedene Auffassungen – sie basieren jedoch fast ausschließlich auf Experimenten, die lediglich Momentaufnahmen widerspiegeln. Wissenschaftler des Deutschen Krebsforschungszentrums stellen nun im Fachjournal Nature eine neue Technik vor, mit der sich das Geschehen dynamisch erfassen lässt: Mithilfe eines „Zufallsgenerators“ versehen sie Blutstammzellen mit genetischen Barcodes und können so verfolgen, welche Zelltypen aus der Stammzelle hervorgehen. Diese Technik erlaubt künftig völlig neue Einblicke in die Entwicklung unterschiedlicher Gewebe sowie in die Krebsentstehung.

Wie entsteht die Vielzahl verschiedener Zelltypen im Blut? Diese Frage beschäftigt Wissenschaftler schon lange. Nach der klassischen Vorstellung fächern sich...

Im Focus: Fizzy soda water could be key to clean manufacture of flat wonder material: Graphene

Whether you call it effervescent, fizzy, or sparkling, carbonated water is making a comeback as a beverage. Aside from quenching thirst, researchers at the University of Illinois at Urbana-Champaign have discovered a new use for these "bubbly" concoctions that will have major impact on the manufacturer of the world's thinnest, flattest, and one most useful materials -- graphene.

As graphene's popularity grows as an advanced "wonder" material, the speed and quality at which it can be manufactured will be paramount. With that in mind,...

Im Focus: Forscher entwickeln maisförmigen Arzneimittel-Transporter zum Inhalieren

Er sieht aus wie ein Maiskolben, ist winzig wie ein Bakterium und kann einen Wirkstoff direkt in die Lungenzellen liefern: Das zylinderförmige Vehikel für Arzneistoffe, das Pharmazeuten der Universität des Saarlandes entwickelt haben, kann inhaliert werden. Professor Marc Schneider und sein Team machen sich dabei die körpereigene Abwehr zunutze: Makrophagen, die Fresszellen des Immunsystems, fressen den gesundheitlich unbedenklichen „Nano-Mais“ und setzen dabei den in ihm enthaltenen Wirkstoff frei. Bei ihrer Forschung arbeiteten die Pharmazeuten mit Forschern der Medizinischen Fakultät der Saar-Uni, des Leibniz-Instituts für Neue Materialien und der Universität Marburg zusammen Ihre Forschungsergebnisse veröffentlichten die Wissenschaftler in der Fachzeitschrift Advanced Healthcare Materials. DOI: 10.1002/adhm.201700478

Ein Medikament wirkt nur, wenn es dort ankommt, wo es wirken soll. Wird ein Mittel inhaliert, muss der Wirkstoff in der Lunge zuerst die Hindernisse...

Im Focus: Exotische Quantenzustände: Physiker erzeugen erstmals optische „Töpfe" für ein Super-Photon

Physikern der Universität Bonn ist es gelungen, optische Mulden und komplexere Muster zu erzeugen, in die das Licht eines Bose-Einstein-Kondensates fließt. Die Herstellung solch sehr verlustarmer Strukturen für Licht ist eine Voraussetzung für komplexe Schaltkreise für Licht, beispielsweise für die Quanteninformationsverarbeitung einer neuen Computergeneration. Die Wissenschaftler stellen nun ihre Ergebnisse im Fachjournal „Nature Photonics“ vor.

Lichtteilchen (Photonen) kommen als winzige, unteilbare Portionen vor. Viele Tausend dieser Licht-Portionen lassen sich zu einem einzigen Super-Photon...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

European Conference on Eye Movements: Internationale Tagung an der Bergischen Universität Wuppertal

18.08.2017 | Veranstaltungen

Einblicke ins menschliche Denken

17.08.2017 | Veranstaltungen

Eröffnung der INC.worX-Erlebniswelt während der Technologie- und Innovationsmanagement-Tagung 2017

16.08.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Eine Karte der Zellkraftwerke

18.08.2017 | Biowissenschaften Chemie

Chronische Infektionen aushebeln: Ein neuer Wirkstoff auf dem Weg in die Entwicklung

18.08.2017 | Biowissenschaften Chemie

Computer mit Köpfchen

18.08.2017 | Informationstechnologie