Erstmals riesige Pakete von niedrig geladenen schweren Atomen beschleunigt Zehn Milliarden Ionen auf einen Streich - scinexx | Das Wissensmagazin
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Erstmals riesige Pakete von niedrig geladenen schweren Atomen beschleunigt

Zehn Milliarden Ionen auf einen Streich

Das Bild zeigt den so genannten Kollimator - eines der neuen Bauteile, die in der ersten Ausbaustufe in den GSI-Beschleuniger eingebaut wurden. Der Kollimator ist eine Art Filter, der Atomkerne mit einer unerwünschten Ladung einfängt. Gleichzeitig verhindert eine spezielle Beschichtung, dass der Ionenstrahl durch eine Reaktion des Teilchenstrahls mit der Oberfläche des Kollimators verunreinigt wird. Der Äußere Durchmesser beträgt etwa 15 Zentimeter. © G. Otto / GSI

Darmstädter Wissenschaftlern ist es erstmals gelungen, Pakete von zehn Milliarden niedrig geladenen schweren Atomen zu beschleunigen. Mit dieser Steigerung der Intensität für schwere Ionen um das 50-fache liefert die Anlage des GSI Helmholtzzentrums für Schwerionenforschung weltweit die höchste Intensität, die jemals in einem Teilchenbeschleuniger erreicht wurde.

Vorrausetzung für das Realisieren so hoher Intensitäten sind nach Angaben der Forscher die Entwicklung und der Einbau innovativer Beschleunigerkomponenten, der Einsatz neuartiger Materialien, sowie ein besonderer Anschluss ans Stromnetz, der 2006 in Betrieb genommen wurde.

Uran-Atome verlieren Elektronen

Im jüngsten Experiment haben die Wissenschaftler des GSI Helmholtzzentrums für Schwerionenforschung Uran-Atome, denen 27 Elektronen aus der Hülle entfernt wurden, in Paketen von je zehn Milliarden Teilchen auf mehr als halbe Lichtgeschwindigkeit beschleunigt.

Die Erhöhung der Intensität stellt die Grundlage für viele Forschungsprogramme dar. So werden immer empfindlichere Experimente ermöglicht, immer schwerer zugängliche Phänomene aufgespürt. Forscher aus aller Welt erwarten dadurch neue Erkenntnisse über den Aufbau der Materie und die Entwicklung des Universums. Aktuell nutzen die Wissenschaftler die neuen Ionenstrahlen bereits für Untersuchungen über die Entstehung der chemischen Elemente in Sternen.

Bald weitere Intensitätssteigerung möglich?

Die nun erreichten Strahleigenschaften der GSI-Beschleuniger sind aber auch ein entscheidender Schritt auf dem Weg zur Realisierung der geplanten Beschleunigeranlage FAIR. Damit dort die bestehende GSI-Anlage als Vorbeschleuniger eingesetzt werden kann, wird durch die nächsten Ausbaustufen in den kommenden drei Jahren eine weitere Steigerung der Intensität um den Faktor Zehn erfolgen.

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(idw – GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung, 26.10.2009 – DLO)

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