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Freitag, 22.09.2017
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Tempomacher für schwere Ionen

So kunstvoll kann ein Teilchenbeschleuniger sein

Ein Kunstobjekt? Das Innere eines futuristischen Raketentriebwerks? Nicht ganz. Dieses faszinierende Gebilde ist Teil eines Teilchenbeschleunigers. Es sitzt im Beschleunigerring des GSI Helmholtzzentrums für Schwerionenforschung in Darmstadt und sorgt dafür, dass schwere Ionen bei ihrem rasenden Rundkurs in Form bleiben.

Der Teilchenbeschleuniger SIS18 am GSI in Darmstadt ist eine der wenigen Anlagen auf der Welt, die fast alle Atome auf Touren bringen kann: 92 verschiedene Elemente, vom leichten Wasserstoff bis zum schweren Urankern, lassen sich in diesen Ring einspeisen. Am häufigen genutzt wird die Anlage aber, um besonders schwere Ionen zu beschleunigen und sie auf verschiedenste Proben zu schießen. Diese Kollisionen helfen dabei, Strukturen exotischer Materie aufzuklären, verraten aber auch, wie sich die harte Strahlung des Weltraums auf Astronauten auswirken könnte.

Auf dem Rundkurs von 218 Metern Umfang werden die Atomkerne bis auf 90 Prozent der Lichtgeschwindigkeit beschleunigt und durch Magnete auf Kurs gehalten. Sie werden rund 270.000 Kilometer pro Sekunde schnell. Die Schwerionen umrunden den Ring dabei in einer Sekunde etwa 416.000 Mal. Rekordverdächtig auch: Im Beschleuniger können 32 Milliarden Uran-Ionen auf einmal beschleunigt werden – so viel wie in keinem anderen Beschleuniger.

Diese Aufnahme zeigt eines der Bauteile, die der Diagnose des Teilchenstrahls im Beschleunigerring dienen. Denn für den sicheren Betrieb ist es entscheidend, dass die Ionen in einem eng gebündelten Strahl beieinander bleiben. Forscher müssen daher die Strahlform und -dicke analysieren und einstellen können.