Laser als Teilchenbeschleuniger

Teilchenbeschleuniger spielen als technologisch ausgereifte Instrumente in der modernen Wissenschaftslandschaft eine zentrale Rolle – angefangen bei der Grundlagenforschung bis hin zu medizinisch-therapeutischen Anwendungen. Ihre Größe erschwert jedoch eine weitere dezentrale Verbreitung. Großes Interesse finden daher neue Technologien und allen voran die Methode der Laserbeschleunigung, die diese Beschränkungen in Zukunft aufheben könnten.

Das Forschungszentrum Dresden-Rossendorf wird in den kommenden Jahren einen Hochintensitäts-Laser mit einer Leistung von 100 Terawatt (TW) aufbauen. Hierzu wurde vor kurzem die Projektgruppe „Laser-Teilchenbeschleunigung“ unter der Leitung von Herrn Dr. Ulrich Schramm eingerichtet. Die Projektgruppe soll die vorhandene Expertise im Bereich des Rossendorfer Elektronen-Beschleunigers „Strahlungsquelle ELBE“ mit dem aufstrebenden Feld der Laserbeschleunigung bündeln. Mit der Installation eines 100TW-Hochleistungslasers und dank der Nähe zur Strahlungsquelle ELBE und dem Hochfeld-Magnetlabor Dresden wird im FZD eine weltweit herausragende Infrastruktur entstehen.

Demonstriert wurden mit der Laserbeschleunigung in diesem Jahr in Berkeley (USA) bereits Elektronenstrahl-Energien guter Strahlqualität von 1 Gigaelektronenvolt (GeV) bei einer Beschleunigerlänge von nur wenigen Millimetern, verglichen mit einer Länge von etwa 100 Metern in konventioneller Bauart. Aufgrund ihrer hohen Dichte eignen sich laserbeschleunigte Strahlen hervorragend für moderne Lichtquellen im Röntgenbereich. Obwohl diese Technologie noch weit von der Marktreife entfernt ist, erfordert es keine große Phantasie, das Potential beispielsweise im Bereich kompakter Strahlentherapie-Anlagen zu erfassen. In Kooperation mit dem Zentrum für Innovationskompetenz „Medizinische Strahlenforschung in der Onkologie – OncoRay“ in Dresden soll im FZD diese Technologie zur Anwendungsreife gebracht und so der Wissenschaftsstandort Dresden um eine neue und international sichtbare Forschungsrichtung bereichert werden. Insgesamt arbeiten weltweit etwa 10 Forschergruppen an Hochleistungs-Lasern für die Teilchenbeschleunigung. Somit handelt es sich um ein an vorderster Front der Wissenschaft stehendes Instrument.

Prof. Roland Sauerbrey, der Wissenschaftliche Direktor des FZD, verfügt ebenso wie der neue Projektgruppenleiter Dr. Ulrich Schramm über breite Erfahrungen auf diesem Gebiet. Er skizziert den Aufbau des neuen Gebietes im FZD wie folgt: „In einem ersten Schritt wollen wir unseren modernen, supraleitenden Beschleuniger ELBE mit einem Hochleistungslaser so verbinden, dass eine neuartige Quelle für Röntgenstrahlung mit ganz neuen Eigenschaften entsteht. Damit sollen dann strahlenbiologische Untersuchungen im Hinblick auf eine zukünftige Strahlentherapie mit ultrakurzen Strahlungspulsen durchgeführt werden. In einem zweiten Schritt sollen dann noch leistungsfähigere Laserbeschleuniger und supraleitende Beschleuniger in Angriff genommen werden.“

Weitere Informationen:
Dr. Ulrich Schramm
Projektgruppe Laser-Teilchenbeschleunigung
Tel.: 0351 260 – 2471
u.schramm@fzd.de
Pressekontakt:
Dr. Christine Bohnet (c.bohnet@fz-rossendorf.de)
Presse- und Öffentlichkeitsarbeit
Forschungszentrum Dresden-Rossendorf
Tel.: 0351 260 – 2450 oder 0160 969 288 56
Fax: 0351 260 – 2700
Information:
Das FZD erbringt wesentliche Beiträge der Grundlagenforschung sowie der anwendungsorientierten Forschung und Entwicklung zu folgenden Fragestellungen:

o Wie verhält sich Materie unter dem Einfluss hoher Felder und in winzigen Dimensionen?

o Wie können Tumor- und Stoffwechselerkrankungen frühzeitig erkannt und wirksam behandelt werden?

o Wie schützt man Mensch und Umwelt vor technischen Risiken?

Dazu werden 6 Großgeräte eingesetzt, die europaweit unikale Untersuchungsmöglichkeiten auch für auswärtige Nutzer bieten.

Das FZD ist mit ca. 650 Mitarbeitern das größte Institut der Leibniz-Gemeinschaft (www.wgl.de) und verfügt über ein jährliches Budget von rund 54 Mill. Euro. Hinzu kommen etwa 7 Mill. Euro aus nationalen und europäischen Förderprojekten sowie aus Verträgen mit der Industrie. Zur Leibniz-Gemeinschaft gehören 84 außeruniversitäre Forschungsinstitute und Serviceeinrichtungen für die Forschung. Leibniz-Institute arbeiten interdisziplinär und verbinden Grundlagenforschung mit Anwendungsnähe. Jedes Leibniz-Institut hat eine Aufgabe von gesamtstaatlicher Bedeutung, weshalb sie von Bund und Länder gemeinsam gefördert werden. Die Leibniz-Institute hatten 2004 ein Budget von 1,1 Milliarden Euro und beschäftigten rund 13.000 Mitarbeiter (Stand 1.1.2005).