Inhalt
- Spektakuläre Meldungen über neue Elemente
- Wie Perlen auf einer Kette
- Tumortherapie: Erste Ergebnisse der klinischen Studie
- Neue Tests der QED
- CERES misst Leptonenpaare
- Komprimierte Ionenpakete für die Plasmaphysik
- Trägheitsfusion mit Schwerionenstrahlen
Download der vollständigen Artikel als PDF-Dateien - deutsche Version
Download der vollständigen Artikel als PDF-Dateien - englische VersionSpektakuläre Meldungen über neue Elemente
In den vergangenen 12 Monaten wurden vom Joint Institute for Nuclear Research in Dubna und vom Lawrence Berkeley National Laboratory spektakuläre Nachrichten über die Erzeugung neuer Elemente gemeldet. Dubna gab Ende vergangenen Jahres die Erzeugung des Isotops 289-114 nach Bestrahlung von Plutonium-244 mit Kalzium-48 bekannt. Wenige Monate später folgte die Meldung über die Synthese des um zwei Neutronen leichteren Isotops 287-114. Noch spektakulärer waren die Nachrichten, die Ende Mai aus Berkeley eintrafen. Dort waren nach Bestrahlung von Blei-208 mit Krypton-86 drei Zerfallsketten beobachtet worden, die auf die Erzeugung des Elements 293-118 hindeuten. Falls sich diese Ergebnisse bestätigen, stellen sie einen geradezu revolutionären Fortschritt für die Forschung dar. Mehr...
Zerfallsketten der bei GSI synthetisierten Elemente 110, 111 und 112 im Vergleich zu den Berkeley- und Dubna-Daten. Die in Berkeley und Dubna gemessenen Ketten enden nicht in einem bekannten Gebiet der Nuklidkarte und lassen somit keine eindeutige Identifikation des neu erzeugten Nuklids zu. Die einzelnen Füllungen bedeuten: gelb = a-Zerfall, rot = b-Zerfall, grün = Spaltung, weiß = Zerfallsart unbekannt.
Wie Perlen auf einer Kette
Hochgeladene Ionen, die in Speicherringen umlaufen, haben der Atom- und Kernphysik neue Felder mit weitreichenden Perspektiven erschlossen. Beispielhaft hierfür stehen die Präzisionsspektroskopie an wasserstoffähnlichen schweren Ionen sowie Massenmessungen und Untersuchungen zu den Zerfallseigenschaften von radioaktiven Nukliden, die zu den Glanzlichtern der jüngsten Forschung am Experimentierspeicherring (ESR) der GSI gehören. In systematischen Kühlexperimenten konnte nun auch ein weiteres für Hochenergiespeicherringe bislang nicht bekanntes Phänomen nachgewiesen werden: der Übergang eines gekühlten Strahls in einen Coulomb-geordneten Zustand, in dem sich die im ESR umlaufenden Ionen wie Perlen auf einer Kette bewegen. Mehr...
Elektronenkühler im Experimentierspeicherring. Bei hinreichend kleinen Teilchenzahlen zeigen gekühlte Ionen im ESR einen Übergang in einen Coulomb-geordneten Zustand.
Tumortherapie: Erste Ergebnisse der klinischen Studie
Im Dezember 1997 wurden bei GSI die ersten beiden Patienten mit Ionenstrahlen therapiert. Ein halbes Jahr später, im Sommer 1998, begannen die klinischen Studien, in deren Rahmen für bestimmte Indikationen der Vorzug der Ionentherapie gegenüber bisherigen Bestrahlungsmethoden nachgewiesen werden soll. Mehr...
Neue Tests der QED
Zu den Schwerpunkten im atomphysikalischen Programm der GSI gehören Präzisionstests der Quantenelektrodynamik (QED) in starken elektrischen und magnetischen Feldern. Bisher konzentrierten sich diese Experimente auf Messungen der Bindungs- und Übergangsenergien in hochgeladenen schweren Ionen sowie auf die Laserspektroskopie der Hyperfeinstruktur in ausgewählten Systemen. Mit der Bestimmung des elektronischen g-Faktors in wasserstoffähnlichen Ionen verfügen die Wissenschaftler seit kurzem über eine weitere komplementäre Methode zur Überprüfung der QED in starken Feldern, die für die Zukunft ein großes Potenzial verspricht. Mehr...
Aufbau des Penning-Fallen-Experiments. Im Inneren des vergoldeteten Kupferröhrchens erzeugt ein Elektronenstrahl über Stoßionisation die wasserstoffähnlichen C5+-Ionen. An-schließend werden bei abgeschaltetem Elektronenstrahl alle geladenen Teilchen bis auf das für die Messung benötigte C5+-Ion entfernt. Die drei unteren Elektrodenringe bilden die Penning-Falle, in der die Spin-Umklappprozesse induziert werden. Das Experiment wurde in einer Kollaboration der GSI mit der Universität Mainz durchgeführt.
CERES misst Leptonenpaare
Zur Untersuchung relativistischer Schwerionen-Reaktionen am CERN- SPS beteiligt sich die GSI an zwei Experimenten – CERES/NA45 und NA49. Das CERES-Experiment untersucht Elektron-Positron-Paare bei niedrigen invarianten Massen. Für mittelschwere und schwere Stoßsysteme sind in und unterhalb der Massenregion des r-Mesons die Dileptonenraten im Vergleich zur Erwartung aus hadronischen Zerfällen erhöht, während es bei protoneninduzierten Reaktionen keine Abweichungen gibt. Mögliche Ursache ist eine Änderung der Masse der Vektormesonen r und w in dichter heißer Materie, die mit einer Wiederherstellung der chiralen Symmetrie verbunden ist. Die experimentelle Auflösung und Statistik werden derzeit verbessert, um den physikalischen Hintergrund der Massenänderungen aufzuklären. Mehr...
CERES/NA45-Dileptonenspektrum für die Reaktion Pb - Au bei 158 A GeV. Die 1996er Daten haben geringere statistische und systematische Fehler als die 1995er Daten und liegen im Mittel etwas tiefer. Wie bei Abb. 3 ist die Leptonenpaar-Produktion im Bereich unterhalb der r-Masse im Vergleich zur Erwartung aus dem Zerfall neutraler Mesonen deutlich erhöht.
Komprimierte Ionenpakete für die Plasmaphysik
Zeitlich komprimierte, intensive Pulse schwerer Ionen sind in der Lage, Materie aufzuheizen und in einen dichten Plasmazustand zu überführen. Die Untersuchung dieses extremen Zustands von Materie ist Gegenstand des experimentellen Programms der Plasmaphysik-Gruppe der GSI. Mehr...
Bei GSI entwickelte Kavität zur Erzeugung von kurzen intensiven Einzelpulsen im SIS. Die blauen Ringe deuten die aus VITROVAC gefertigten weichmagnetischen Bänder an, die als induktive Last fungieren. Durch die hohe Sättigungsfeldstärke kann in der Mitte der Kavität die erforderliche hohe Spannung von über 40 kV erzeugt werden. Gleichzeitig lassen sich die durch Ummagnetisierung hervorgerufenen Leistungsverluste minimieren. Durch Reihenschaltung von sechs dieser Kavitäten wird eine Gesamtspannung von etwa 240 kV erreicht, mit der die SIS-Strahlpulse auf eine Länge von 50 ns komprimiert werden können.
Trägheitsfusion mit Schwerionenstrahlen
Falls sich die Intertialfusion als eine wettbewerbsfähige Alternative zur Energiegewinnung erweist, könnten Ionenbeschleuniger langfristig eine wichtige Rolle für den Energieversorgungsmarkt spielen. Die Zündung eines Fusions-Pellets wird durch den Einsatz leistungsfähiger Laser nach aller Voraussicht in den nächsten zehn Jahren gelingen. Dagegen bleibt die Entwicklung eines geeigneten Treibers mit hoher Effizienz und Wiederholungsrate, der für eine wettbewerbsfähige Energiegewinnung unentbehrlich ist, eine technologische Herausforderung. Nach den gegenwärtigen Vorstellungen sind Schwerionenbeschleuniger die vielversprechendste Option für den Bau eines solchen Treibers. Mehr...
HIDIF-Szenario für den Schwerionentreiber für die Inertialfusion. Am Anfang (links oben) das Injektorsystem, bestehend aus zahlreichen Ionenquellen und RFQ-Vorbeschleunigern, deren Strahlen über sogenannte Trichter-Systeme zusammengeführt und dann in den Linearbeschleuniger eingeschossen werden. Der Linearbeschleuniger liefert Ionen mit einer Energie von 10 GeV. Die Strahlpulse werden in Zwischenspeicherringe transferiert, die in zwei Stapeln übereinander liegen (je nach Auslegung jeweils 3 bis 6 Ringe). Nach der Extraktion werden die Strahlpulse mit einer Gesamtenergie von 3 MJ räumlich und zeitlich fokussiert auf das Fusionstarget gelenkt, um das D+T-Gemisch zur Zündung zu bringen.