Innovatives Konzept für bessere Plasmabeschleuniger

published: 09. August 2019

DESY-Wissenschaftler haben ein neues Konzept für sogenannte Plasmabeschleuniger entwickelt, das die Qualität der beschleunigten Teilchenstrahlen deutlich verbessern kann und damit bestehende Hindernisse dieser experimentellen Technologie überwindet. Plasmabeschleuniger stehen aktuell hoch auf der Forschungsagenda, weil sie die Größe und die Kosten künftiger Beschleuniger-Anlagen deutlich verringern könnten. Für eine breite Anwendung muss die Technologie jedoch noch einige Herausforderungen meistern. Das im Fachblatt „Physical Review Letters“(PRL) veröffentlichte Konzept meistert eine dieser Hürden und könnte Anwendungen wie zum Beispiel kompakte Röntgenlaser ermöglichen, die statt mehreren Kilometern nur noch einige Dutzend Meter lang wären.

Startschuss für JuSPARC: Forschungszentrum Jülich nimmt Hochleistungslaser in Betrieb

Für den Ausbau von JuSPARC stehen 5 Millionen Euro aus dem Struktur- und Entwicklungsfonds des Forschungszentrums zur Verfügung – ergänzt durch 3,2 Millionen Euro aus dem ATHENA-Projekt der Helmholtz-Gemeinschaft. Mit der ATHENA-Förderung will das JUSPARC-Team einen der beiden Laser in den kommenden Jahren zu einem laserbasierten Teilchenbeschleuniger ausbauen. Ein solch kompakter Teilchenbeschleuniger, der auf gerade einmal zwei Labortische passt, würde es ermöglichen, weitere neue Fragestellungen anzugehen.

Schlüsselkompetenzen BESSY III: Die Undulatoren

In der Zwischenzeit freut sich Johannes Bahrdt, die Grenzen des physikalisch Machbaren weiter auszureizen: Im neuesten Projekt will er mit seinem Team die Vorteile von zwei verschiedenen Undulator-Typen kombinieren und die APPLE-Undulatoren mit der in-Vakuum-Technologie verschmelzen. Der neu entwickelte Undulator soll den RIXS -Messplatz und die Röntgenmikroskopie an BESSY II mit variabel polarisiertem Licht versorgen. Das Projekt wird über das Helmholtz-Beschleunigerprojekt ATHENA gefördert und verleiht der Undulatorentwicklung am HZBHZ viel Sichtbarkeit.

Ultrakompakte Beschleuniger für Wissenschaft und medizinische Forschung

published: 21. November 2018

Neuartige, kompakte Teilchenbeschleuniger für Anwendungen in Wissenschaft und medizinischer Forschung zu entwickeln, ist Ziel der neuen Forschungs- und Entwicklungsplattform für Beschleunigertechnologien „Accelerator Technology HElmholtz iNfrAstructure” (ATHENA). Die Plattform ist eine Zusammenarbeit von sechs Helmholtz-Zentren, darunter das Karlsruher Institut für Technologie (KIT). Die Helmholtz-Gemeinschaft fördert das Projekt als strategische Ausbaumaßnahme mit 29,99 Millionen Euro.

Helmholtz-Senat zu Gast bei ATHENA

Am 20. November 2018 war der Senat der Helmholtz Gemeinschaft für eine Tagung zu Gast am Deutschen Elektronen Synchrotron DESY Standort Hamburg. Im Rahmen der Tagung besuchten die Senatsmitglieder SINBAD und die zukünftige ATHENA-e Facility. Empfangen wurden die Helmholtz Gäste von Dr. Reinhard Brinkmann, dem Direktor des DESY-Beschleunigerbereichs und von Dr. Ralph Aßmann, leitender Wissenschaftler bei DESY und Koordinator des ATHENA Projekts. Dr. Ralph Aßmann und sein Team aus Wissenschaftlern und Doktoranden präsentierten vor Ort anschaulich ihre Forschungsprojekte und den aktuellen Fortschritt im Aufbau der Anlage. Neben der Aktivitäten am DESY wurde auch das gesamte ATHENA Projekt dargestellt.

Laser für alle!

Mit der ATHENA-Förderung wollen Büscher und seine Kollegen vom PGI-6 den Thales-Laser in den kommenden Jahren gemeinsam mit dem Institut für Kernphysik (IKP) zu einem Laser-basierten Teilchenbeschleuniger ausbauen. „Wir hätten dann einen Beschleuniger, der auf zwei Labortische passt und die Teilchen auf nur wenigen Millimetern fast bis auf Lichtgeschwindigkeit katapultiert“, umreißt der Physiker diese Idee. Auf diese Weise könnte der Laser noch stärkere Teilchenstrahlung erzeugen – und ganz neue Fragestellungen ermöglichen.
„Auch beim Laser-Teilchenbeschleuniger ist unser langfristiges Ziel eine User Facility“, betont Büscher. Aber der Physiker weiß: Bis dahin ist es noch ein langer, arbeitsreicher Weg. Denn um die für so einen Dauerbetrieb nötigen Laser gemeinsam mit den Herstellern zu entwickeln, müssen die Forscher erst einmal einige harte Nüsse knacken. „Wir gehen aber Schritt für Schritt. Und die erste hohe Hürde wird sein, JuSPARC – auch ohne beschleunigte Elektronen – für die tägliche Nutzung auf dem Campus fit zu machen“, sagt Büscher – und freut sich schon auf den ersten Schuss mit den neuen Lasern.

3,2 Millionen Euro für Ausbau von Jülicher Kurzpuls-Photonenzentrum JuSPARC

Das Forschungszentrum Jülich erhält 3,2 Millionen Euro für den Ausbau seines Kurzpuls-Photonenzentrums JuSPARC (von engl. „Jülich Short-Pulsed Particle Acceleration and Radiation Center“). JuSPARC wird neuartige Möglichkeiten bieten, ultraschnelle physikalische Phänomene zu untersuchen, die insbesondere für die Informationstechnologie, aber auch die Festkörper- und Energieforschung von Interesse sind. Der Ausbau erfolgt unter dem Dach der neuen Forschungs- und Entwicklungsplattform für Beschleunigertechnologien ATHENA („Accelerator Technology HElmholtz iNfrAstructure”), deren Förderung die Helmholtz-Gemeinschaft (HGF) am 12. Juni beschlossen hat.

Helmholtz-Gemeinschaft fördert ATHENA-Projekt
mit 29,99 Mio. Euro

„Die Entscheidung zeigt das starke Engagement der Helmholtz-Gemeinschaft, bahnbrechende neue Beschleunigertechnologien zur Lösung gesellschaftlicher Zukunftsaufgaben zu entwickeln und bereitzustellen“, sagt Helmut Dosch, der Vorsitzende des DESY-Direktoriums und Sprecher des Forschungsbereichs Materie in der Helmholtz-Gemeinschaft.

Helmholtz-Gemeinschaft fördert ATHENA-Projekt mit 29,99 Mio. Euro

Gemeinsam wollen die Zentren zwei deutsche Leuchtturmprojekte der Beschleunigerforschung auf Grundlage innovativer plasmabasierter Teilchenbeschleuniger und hochmoderner Lasertechnologie aufbauen: bei DESY in Hamburg eine Elektronen- und am HZDR eine Hadronen-Beschleunigeranlage. An beiden Anlagen sollen verschiedene Einsatzgebiete entwickelt werden, die von einem kompakten Freie-Elektronen-Laser über neuartige medizinische Anwendungen bis hin zu neuen Einsatzmöglichkeiten in Kern- und Teilchenphysik reichen. Sobald die Nutzungsreife in einem Gebiet erreicht worden ist, könnten neue kompakte Nutzeranlagen in anderen Helmholtz-Zentren, aber auch in Universitäten und Krankenhäusern aufgebaut werden.

Helmholtz-Gemeinschaft fördert ATHENA-Projekt
mit 29,99 Mio. Euro

ATHENA („Accelerator Technology HElmholtz iNfrAstructure”) heißt eine neue Forschungs- und Entwicklungsplattform für Beschleunigertechnologien, in der sich alle sechs Helmholtz-Beschleunigerzentren (DESY, FZJ, HZB, HZDR, KIT und GSI) mit dem Helmholtzinstitut Jena zusammentun. Die Helmholtz-Gemeinschaft hat jetzt entschieden, ATHENA als strategische Ausbaumaßnahme mit fast 30 Millionen Euro zu fördern.