Forschung für Teilchenbeschleuniger: Bund fördert neues Projekt

26.07.2012

Forschung für Teilchenbeschleuniger: Bund fördert neues Projekt

Teilchenbeschleuniger sind die Grundlage der Großforschungsanlagen am Deutschen Elektronen-Synchrotron DESY in Hamburg und am Europäischen Zentrum für Teilchenphysik CERN in Genf. Prof. Dr. Günter Müller, Experimentalphysiker an der Bergischen Universität, untersucht jetzt in einem materialwissenschaftlichen Forschungsprojekt, wie die Feldemission von Elektronen in Beschleunigungsresonatoren reduziert werden kann. „Das ist wichtig, damit in den Beschleunigern möglichst hohe elektrische Feldstärken erreicht werden können und der nächste Linearbeschleuniger nicht zu lang wird“, sagt Prof. Müller. Das Bundesministerium für Bildung und Forschung fördert das Projekt für die nächsten drei Jahre mit rund 331.000 Euro.

Wie der Large Hadron Collider am CERN sind hochenergetische Teilchenbeschleuniger für Protonen meist ringförmig. „Für Elektronen sind sie – wegen der hohen Energieverluste durch Synchrotonstrahlung – aber besser linear, wie zum Beispiel der im Bau befindliche Röntgenlaser XFEL bei DESY“, erklärt Prof. Müller.

Die Teilchen haben nahezu Lichtgeschwindigkeit und werden in einer kilometerlangen Vakuumröhre durch Magnete abgelenkt und fokussiert sowie durch Mikrowellen-Resonatoren beschleunigt. „Die maximal erreichbare Energie sowie die Gesamtkosten von Linearbeschleunigern hängen entscheidend davon ab, welche elektrische Feldstärke in den Hohlraum-Resonatoren erreicht werden kann“, so Müller.

Seit einigen Jahren planen Wissenschaftler als Nachfolgeprojekt für den LHC einen ca. 30 km langen Linearbeschleuniger, bei dem Elektronen und ihre Antiteilchen – die Positronen – mit Tera-Elektronenvolt-Energie kollidieren und neuartige Teilchen, wie zum Beispiel das Higgs-Teilchen, erzeugen können.

Forschungsminister aus Europa, Japan und den USA haben sich vorerst auf den Linearbeschleuniger ILC mit supraleitenden Niob-Resonatoren geeinigt, während die Forscher am CERN den Linearbeschleuniger CLIC mit gepulsten Kupfer-Resonatoren favorisieren. „In beiden Resonator-Typen werden die erforderlichen Feldstärken aber vor allem wegen Elektronenemission aus den Resonator-Oberflächen noch nicht erreicht. Deshalb muss die Ursache für die Feldemission dieser Materialien systematisch erforscht und reduziert werden“, sagt Prof. Müller. In seiner Arbeitsgruppe an der Bergischen Universität sind dafür weltweit einzigartige Messgeräte vorhanden.

Das Bundesministerium für Bildung und Forschung fördert die Weiterentwicklung der Teilchenbeschleuniger im Rahmen von Verbundprojekten mit Universitäten, um die Ausbildung hoch qualifizierter Experten für die wachsende Zahl von großen und kleinen Beschleunigeranlagen (z. B. in der Medizintechnik) zu verstärken.

www.fieldemission.uni-wuppertal.de


Kontakt:
Prof. Dr. Günter Müller
Fachbereich Mathematik und Naturwissenschaften
Telefon 0202/439-2747
E-Mail gmueller@uni-wuppertal.de

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