Zehn Milliarden Ionen auf einen Streich

Erste Ausbaustufe des GSI-Beschleunigers liefert Steigerung der Intensität um das 50-fache

Im Oktober gelang es den Wissenschaftlern des GSI Helmholtzzentrums für Schwerionenforschung erstmals, Pakete von zehn Milliarden niedrig geladenen schweren Atomen zu beschleunigen. Mit dieser Steigerung der Intensität für schwere Ionen um das 50-fache liefert die GSI-Anlage weltweit die höchste Intensität, die jemals in einem Teilchenbeschleuniger erreicht wurde. Damit ist die erste Ausbaustufe des GSI-Teilchenbeschleunigers erfolgreich in Betrieb genommen worden. Dieser Ausbau ist die Grundlage für die zukünftige Nutzung der bestehenden GSI-Anlage als Vorbeschleuniger für FAIR (Facility for Antiproton and Ion Research).

Vorrausetzung für das Erreichen so hoher Intensitäten sind die Entwicklung und der Einbau innovativer Beschleunigerkomponenten, der Einsatz neuartiger Materialien, sowie ein besonderer Anschluss ans Stromnetz, der 2006 in Betrieb genommen wurde. Im jüngsten Experiment ist es Wissenschaftlern des GSI gelungen Uran-Atome, denen 27 Elektronen aus der Hülle entfernt wurden, in Paketen von je zehn Milliarden Teilchen auf mehr als halbe Lichtgeschwindigkeit zu beschleunigen.

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.

Die nun erreichten Strahleigenschaften der GSI-Beschleuniger sind 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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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 cm.

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