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 Staubarmes Recycling wertvoller Rohstoffe aus Elektronikschrott
16.11.2016 | Fraunhofer-Institut für Produktionstechnologie IPT

nachricht Mikrostrukturen mit dem Laser ätzen
25.10.2016 | Fraunhofer-Institut für Lasertechnik ILT

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Verfahrenstechnologie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

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

Im Focus: Elektronenautobahn im Kristall

Physiker der Universität Würzburg haben an einer bestimmten Form topologischer Isolatoren eine überraschende Entdeckung gemacht. Die Erklärung für den Effekt findet sich in der Struktur der verwendeten Materialien. Ihre Arbeit haben die Forscher jetzt in Science veröffentlicht.

Sie sind das derzeit „heißeste Eisen“ der Physik, wie die Neue Zürcher Zeitung schreibt: topologische Isolatoren. Ihre Bedeutung wurde erst vor wenigen Wochen...

Im Focus: Electron highway inside crystal

Physicists of the University of Würzburg have made an astonishing discovery in a specific type of topological insulators. The effect is due to the structure of the materials used. The researchers have now published their work in the journal Science.

Topological insulators are currently the hot topic in physics according to the newspaper Neue Zürcher Zeitung. Only a few weeks ago, their importance was...

Im Focus: Rätsel um Mott-Isolatoren gelöst

Universelles Verhalten am Mott-Metall-Isolator-Übergang aufgedeckt

Die Ursache für den 1937 von Sir Nevill Francis Mott vorhergesagten Metall-Isolator-Übergang basiert auf der gegenseitigen Abstoßung der gleichnamig geladenen...

Im Focus: Poröse kristalline Materialien: TU Graz-Forscher zeigt Methode zum gezielten Wachstum

Mikroporöse Kristalle (MOFs) bergen große Potentiale für die funktionalen Materialien der Zukunft. Paolo Falcaro von der TU Graz et al zeigen in Nature Materials, wie man MOFs gezielt im großen Maßstab wachsen lässt.

„Metal-organic frameworks“ (MOFs) genannte poröse Kristalle bestehen aus metallischen Knotenpunkten mit organischen Molekülen als Verbindungselemente. Dank...

Im Focus: Gravitationswellen als Sensor für Dunkle Materie

Die mit der Entdeckung von Gravitationswellen entstandene neue Disziplin der Gravitationswellen-Astronomie bekommt eine weitere Aufgabe: die Suche nach Dunkler Materie. Diese könnte aus einem Bose-Einstein-Kondensat sehr leichter Teilchen bestehen. Wie Rechnungen zeigen, würden Gravitationswellen gebremst, wenn sie durch derartige Dunkle Materie laufen. Dies führt zu einer Verspätung von Gravitationswellen relativ zu Licht, die bereits mit den heutigen Detektoren messbar sein sollte.

Im Universum muss es gut fünfmal mehr unsichtbare als sichtbare Materie geben. Woraus diese Dunkle Materie besteht, ist immer noch unbekannt. Die...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Firmen- und Forschungsnetzwerk Munitect tagt am IOW

08.12.2016 | Veranstaltungen

NRW Nano-Konferenz in Münster

07.12.2016 | Veranstaltungen

Wie aus reinen Daten ein verständliches Bild entsteht

05.12.2016 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Hochgenaue Versuchsstände für dynamisch belastete Komponenten – Workshop zeigt Potenzial auf

09.12.2016 | Seminare Workshops

Ein Nano-Kreisverkehr für Licht

09.12.2016 | Physik Astronomie

Pflanzlicher Wirkstoff lässt Wimpern wachsen

09.12.2016 | Biowissenschaften Chemie