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TESLA

Supraleitende Teilchenschleuder für die Urknallforschung

TESLA © DESY

Was geschah nach dem Urknall? Woraus besteht die Materie? Diese Fragen versuchen Teilchenphysiker mithilfe von immer größeren und schnelleren Teilchenbeschleunigern zu beantworten. In neuartigen Beschleunigungsstrecken, wie dem Linearbeschleuniger TESLA, bringen so genannte Resonatoren Elektronen und Positronen auf Rekordenergien von jeweils 250 Milliarden Elektronenvolt. Die Energie der in diesen kilometerlangen Leitungsringen frontal aufeinander gejagten Teilchen ist dabei so konzentriert wie in der ersten billionstel Sekunde nach dem Beginn des Universums. Teilchen und Antiteilchen vernichten sich zu einem winzigen „Feuerball“ konzentrierter Energie.

Damit bei der Beschleunigung der Teilchen möglichst wenig Energie verloren geht, muss die Reibungsenergie reduziert werden. Dies geschieht mithilfe supraleitenden Niob-Beschleunigungsstrecken, so genannten Resonatoren. Wenn das Metall Niob bis auf mindestens minus 264 Grad Celsius heruntergekühlt wird, verliert es seinen elektrischen Widerstand und leitet den Strom ohne Energieverlust – es wird zum Supraleiter.

Die Technologie für einen solchen Beschleuniger entwickelten Wissenschaftler im Rahmen der internationalen TESLA-Collaboration an einer Testanlage bei DESY in Hamburg die Technologie für TESLA von 1992 bis 2004. Inzwischen wurde die Teststrecke auf 260 Meter verlängert und zu einem Freie-Elektronen-Laser (FEL) im vakuum-ultravioletten (VUV) Bereich ausgebaut. Dank der supraleitende TESLA-Beschleunigertechnologie ist es hiermit erstmals möglich, Röntgenstrahlung mit echten Lasereigenschaften zu produzieren.

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