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 Wie bioökonomisch optimierte Ressourcen- und Energiekreisläufe bei der Produktion nachhaltiger Lebensmittel helfen
14.02.2020 | Technische Universität Chemnitz

nachricht Von der Natur für die Creme-Dose: neues Verfahren aus dem LIKAT auf der Basis von Zuckerrohr
31.01.2020 | Leibniz-Institut für Katalyse e. V. an der Universität Rostock

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Verfahrenstechnologie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

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

Im Focus: Computersimulationen stellen bildlich dar, wie DNA erkannt wird, um Zellen in Stammzellen umzuwandeln

Forscher des Hubrecht-Instituts (KNAW - Niederlande) und des Max-Planck-Instituts in Münster haben entdeckt, wie ein essentielles Protein bei der Umwandlung von normalen adulten humanen Zellen in Stammzellen zur Aktivierung der genomischen DNA beiträgt. Ihre Ergebnisse werden im „Biophysical Journal“ veröffentlicht.

Die Identität einer Zelle wird dadurch bestimmt, ob die DNA zu einem beliebigen Zeitpunkt „gelesen“ oder „nicht gelesen“ wird. Die Signalisierung in der Zelle,...

Im Focus: Bayreuther Hochdruck-Forscher entdecken vielversprechendes Material für Informationstechnologien

Forscher der Universität Bayreuth haben ein ungewöhnliches Material entdeckt: Bei einer Abkühlung auf zwei Grad Celsius ändern sich seine Kristallstruktur und seine elektronischen Eigenschaften abrupt und signifikant. In diesem neuen Zustand lassen sich die Abstände zwischen Eisenatomen mithilfe von Lichtstrahlen gezielt verändern. Daraus ergeben sich hochinteressante Anwendungsmöglichkeiten im Bereich der Informationstechnologien. In der Zeitschrift „Angewandte Chemie – International Edition“ stellen die Wissenschaftler ihre Entdeckung vor. Die neuen Erkenntnisse sind aus einer engen Zusammenarbeit mit Partnereinrichtungen in Augsburg, Dresden, Hamburg und Moskau hervorgegangen.

Bei dem ungewöhnlichen Material handelt es sich um ein Eisenoxid mit der Zusammensetzung Fe₅O₆. In einem Hochdrucklabor des Bayerischen Geoinstituts (BGI),...

Im Focus: Von China an den Südpol: Mit vereinten Kräften dem Rätsel der Neutrinomassen auf der Spur

Studie von Mainzer Physikern zeigt: Experimente der nächsten Generation versprechen Antworten auf eine der aktuellsten Fragen der Neutrinophysik

Eine der spannendsten Herausforderungen der modernen Physik ist die Ordnung oder Hierarchie der Neutrinomassen. Eine aktuelle Studie, an der Physiker des...

Im Focus: High-pressure scientists in Bayreuth discover promising material for information technology

Researchers at the University of Bayreuth have discovered an unusual material: When cooled down to two degrees Celsius, its crystal structure and electronic properties change abruptly and significantly. In this new state, the distances between iron atoms can be tailored with the help of light beams. This opens up intriguing possibilities for application in the field of information technology. The scientists have presented their discovery in the journal "Angewandte Chemie - International Edition". The new findings are the result of close cooperation with partnering facilities in Augsburg, Dresden, Hamburg, and Moscow.

The material is an unusual form of iron oxide with the formula Fe₅O₆. The researchers produced it at a pressure of 15 gigapascals in a high-pressure laboratory...

Im Focus: From China to the South Pole: Joining forces to solve the neutrino mass puzzle

Study by Mainz physicists indicates that the next generation of neutrino experiments may well find the answer to one of the most pressing issues in neutrino physics

Among the most exciting challenges in modern physics is the identification of the neutrino mass ordering. Physicists from the Cluster of Excellence PRISMA+ at...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

CLIMATE2020 – Weltweite Online-Klimakonferenz vom 23. bis 30. März 2020

26.02.2020 | Veranstaltungen

Automatisierung im Dienst des Menschen

25.02.2020 | Veranstaltungen

Genomforschung für den Artenschutz - Internationale Fachtagung in Frankfurt

25.02.2020 | Veranstaltungen

VideoLinks
Wissenschaft & Forschung
Weitere VideoLinks im Überblick >>>
 
Aktuelle Beiträge

IGF macht's möglich: Lemgoer Forschungsteam entwickelt neues Verfahren zur Abwehr von Noroviren auf Obst und Gemüse

26.02.2020 | Biowissenschaften Chemie

CLIMATE2020 – Weltweite Online-Klimakonferenz vom 23. bis 30. März 2020

26.02.2020 | Veranstaltungsnachrichten

Neue Wege im Kampf gegen die Parkinson-Krankheit: HZDR-Forscher entwickeln Radiotracer für die Differentialdiagnostik

26.02.2020 | Interdisziplinäre Forschung

Weitere B2B-VideoLinks
IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics