FAIR

Bei GSI entsteht das neue Beschleunigerzentrum FAIR. Erfahren Sie mehr.

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1. GSI und FAIR

Foto: T. Middelhauve/GSI/FAIR
GSI Helmholtzzentrum aus der Luft, September 2018.
Foto: G. Otto/GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung GmbH
Eingangsbereich von GSI und FAIR
Foto: T. Middelhauve/GSI/FAIR
FAIR-Baustelle aus der Luft, September 2018.
Bild: ion42/GSI/FAIR
Fotomontage der zukünftigen FAIR-Beschleunigeranlage
Foto: T. Middelhauve/GSI/FAIR
Baustelle des Tunnels für den SIS100-Teilchenbeschleuniger von FAIR, September 2018.
Foto: T. Middelhauve/GSI/FAIR
FAIR-Baustelle aus der Luft, September 2018.
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GSI Helmholtzzentrum aus der Luft, September 2018.
Eingangsbereich von GSI und FAIR
FAIR-Baustelle aus der Luft, September 2018.
Fotomontage der zukünftigen FAIR-Beschleunigeranlage
Baustelle des Tunnels für den SIS100-Teilchenbeschleuniger von FAIR, September 2018.
FAIR-Baustelle aus der Luft, September 2018.
Foto: T. Middelhauve/GSI/FAIR
Foto: G. Otto/GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung GmbH
Foto: T. Middelhauve/GSI/FAIR
Bild: ion42/GSI/FAIR
Foto: T. Middelhauve/GSI/FAIR
Foto: T. Middelhauve/GSI/FAIR

2. GSI- und FAIR-Beschleunigeranlage

2.1 Ionenquellen

Die Ionenquellen sind der Startpunkt der GSI/FAIR-Beschleunigeranlage. Hier können Ionen aller (natürlichen) Elemente des Periodensystems mithilfe elektrischer Hochspannung (bis zu 300 000 V) erzeugt. Anschließend werden sie in die Beschleunigungskette aus einem Linear- und einem Ringbeschleuniger eingespeist.

Foto: J. Hosan/GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung GmbH
Ionenquellen - Startpunkt der Beschleunigeranlage
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Ionenquellen - Startpunkt der Beschleunigeranlage
Foto: J. Hosan/GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung GmbH
2.2 Linearbeschleuniger UNILAC

Der Linearbeschleuniger UNILAC (engl. UNIversal Linear ACcelerator) hat eine Länge von 120 Metern. Ionen, d.h. geladene Atome, aller chemischer Elemente können mit dieser Beschleunigereinheit auf bis zu 20 Prozent der Lichtgeschwindigkeit (60.000 km/s) beschleunigt werden. Der geöffnete Beschleuniger ist nur während Wartungsarbeiten zu sehen. Der UNILAC ist aus drei verschiedenen, hintereinander geschalteten Beschleunigerstrukturen zusammengesetzt.

Foto: J. Hosan/GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung GmbH
Linearbeschleuniger UNILAC
Foto: A. Zschau, GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung
Linearbeschleuniger UNILAC – Außenansicht.
Foto: A. Zschau, GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung
Linearbeschleuniger UNILAC – Außenansicht.
Foto: G. Otto, GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung
Linearbeschleuniger UNILAC – Innenansicht der Alvarez-Struktur.
Foto: G. Otto, GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung
Linearbeschleuniger UNILAC – Innenansicht der Alvarez-Struktur.
Foto: G. Otto, GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung
Linearbeschleuniger UNILAC – Innenansicht der Alvarez-Struktur.
Foto: G. Otto, GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung
Linearbeschleuniger UNILAC – Innenansicht der Alvarez-Struktur.
Foto: A. Zschau/GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung GmbH
Linearbeschleuniger UNILAC – Superlinse.
Foto: A. Zschau/GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung GmbH
Linearbeschleuniger UNILAC - Beschleunigungsstruktur.
Foto: A. Zschau, GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung
Linearbeschleuniger UNILAC – Innenansicht der RFQ-Struktur.
Foto: A. Zschau, GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung
Linearbeschleuniger UNILAC – Innenansicht der IH-Struktur.
 
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Linearbeschleuniger UNILAC
Linearbeschleuniger UNILAC – Außenansicht.
Linearbeschleuniger UNILAC – Außenansicht.
Linearbeschleuniger UNILAC – Innenansicht der Alvarez-Struktur.
Linearbeschleuniger UNILAC – Innenansicht der Alvarez-Struktur.
Linearbeschleuniger UNILAC – Innenansicht der Alvarez-Struktur.
Linearbeschleuniger UNILAC – Innenansicht der Alvarez-Struktur.
Linearbeschleuniger UNILAC – Superlinse.
Linearbeschleuniger UNILAC - Beschleunigungsstruktur.
Linearbeschleuniger UNILAC – Innenansicht der RFQ-Struktur.
Linearbeschleuniger UNILAC – Innenansicht der IH-Struktur.
Foto: J. Hosan/GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung GmbH
Foto: A. Zschau, GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung
Foto: A. Zschau, GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung
Foto: G. Otto, GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung
Foto: G. Otto, GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung
Foto: G. Otto, GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung
Foto: G. Otto, GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung
Foto: A. Zschau/GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung GmbH
Foto: A. Zschau/GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung GmbH
Foto: A. Zschau, GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung
Foto: A. Zschau, GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung
2.2 Beschleunigerring SIS18

Im Beschleunigerring SIS18 (SchwerIonenSynchrotron) mit einem Umfang von 216 Metern wird der vorbeschleunigte Ionenstrahl aus dem UNILAC in einigen hunderttausend Umläufen weiter beschleunigt, bis hin zu 90 Prozent der Lichtgeschwindigkeit (270.000 km/s).

Foto: J. Hosan/GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung GmbH
Schwerionensynchrotron SIS18 – Außenansicht.
Foto: J. Hosan/GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung GmbH
Schwerionensynchrotron SIS18 – Außenansicht.
Foto: J. Hosan/GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung GmbH
Hochfrequenz-Kavität im SIS18
Foto: J. Hosan/GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung GmbH
Strahldiagnose-Element am SIS18
Foto: J. Hosan/GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung GmbH
Elektronenkühler am SIS18
Foto: A. Zschau, GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung
Innenansicht der Beschleunigungsstrecke (Kavität).
Foto: J. Hosan/GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung GmbH
Kickermagnet im SIS18
 
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Schwerionensynchrotron SIS18 – Außenansicht.
Schwerionensynchrotron SIS18 – Außenansicht.
Hochfrequenz-Kavität im SIS18
Strahldiagnose-Element am SIS18
Elektronenkühler am SIS18
Innenansicht der Beschleunigungsstrecke (Kavität).
Kickermagnet im SIS18
Foto: J. Hosan/GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung GmbH
Foto: J. Hosan/GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung GmbH
Foto: J. Hosan/GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung GmbH
Foto: J. Hosan/GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung GmbH
Foto: J. Hosan/GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung GmbH
Foto: A. Zschau, GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung
Foto: J. Hosan/GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung GmbH
2.3 Speicherring ESR

Im Speicherring ESR (ExperimentierSpeicherRing) mit einem Umfang von 108 Metern können die im UNILAC und SIS beschleunigten Ionen mit sehr hohen Geschwindigkeiten gespeichert und zum Experimentieren genutzt werden.

Foto: J. Hosan/GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung GmbH
Experimentierspeicherring ESR
Foto: J. Hosan/GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung GmbH
Experimentaufbau im ESR
Foto: J. Mai, GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung
Experimentierspeicherring ESR – Außenansicht.
Foto: A. Zschau, GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung
Experimentierspeicherring ESR – Außenansicht.
Foto: A. Zschau, GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung
Experimentierspeicherring ESR – Magnet.
Foto: A. Zschau, GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung
Experimentierspeicherring ESR – Magnet.
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Experimentierspeicherring ESR
Experimentaufbau im ESR
Experimentierspeicherring ESR – Außenansicht.
Experimentierspeicherring ESR – Außenansicht.
Experimentierspeicherring ESR – Magnet.
Experimentierspeicherring ESR – Magnet.
Foto: J. Hosan/GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung GmbH
Foto: J. Hosan/GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung GmbH
Foto: J. Mai, GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung
Foto: A. Zschau, GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung
Foto: A. Zschau, GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung
Foto: A. Zschau, GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung
2.4 Cryring

Der Cryring ist ein Speicherring, der 54 m Umfang hat und in dem ein besonders hohes Vakuum (10-11 mbar) erzeugt werden kann. Er ist der erste Beschleunigerring der zukünftigen FAIR-Anlage und spielt eine wichtige Rolle beim Test von Komponenten für FAIR und beim Test der Kontrollsoftware des SIS100-Beschleunigerrings.

Foto: J. Hosan/GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung GmbH
Cryring - Außenansicht.
Foto: J. Hosan/GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung GmbH
Cryring - Detailansicht.
Foto: J. Hosan/GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung GmbH
Cryring - Detailansicht.
Foto: J. Hosan/GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung GmbH
Cryring - Detailansicht.
Foto: J. Hosan/GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung GmbH
Cryring - Detailansicht.
Foto: J. Hosan/GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung GmbH
Elektronenkühler im Cryring.
Foto: J. Hosan/GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung GmbH
Cryring
 
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Cryring - Außenansicht.
Cryring - Detailansicht.
Cryring - Detailansicht.
Cryring - Detailansicht.
Cryring - Detailansicht.
Elektronenkühler im Cryring.
Cryring
Besonders präzise Experimente können die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler dann durchführen, wenn die Ionen, die im Cryring gespeichert sind, sehr ähnliche Eigenschaften (Impuls, Geschwindigkeit) haben. Mit dem Elektronenkühler kann der Ionenstrahl homogenisiert werden.
Foto: J. Hosan/GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung GmbH
Foto: J. Hosan/GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung GmbH
Foto: J. Hosan/GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung GmbH
Foto: J. Hosan/GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung GmbH
Foto: J. Hosan/GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung GmbH
Foto: J. Hosan/GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung GmbH
Foto: J. Hosan/GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung GmbH
2.4 Fragmentseparator FRS

Der 75 Meter lange FRS (FRagmentSeparator) ist hinter dem Ringbeschleuniger SIS angeordnet. Mit ihm können Fragmente aus natürlichen schweren Atomkernen erzeugt und separiert werden. Diese Kernfragmente entsprechen Atomkernen von seltenen oder neuen Isotopen bekannter Elemente. Sie können anschließend direkt zu einem Experimentierplatz geleitet oder im ESR gespeichert werden.

Foto: G. Otto, GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung
Fragment-Separator FRS – Außenansicht.
Foto: A. Zschau, GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung
Fragment-Separator FRS – Außenansicht.
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Fragment-Separator FRS – Außenansicht.
Fragment-Separator FRS – Außenansicht.
Foto: G. Otto, GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung
Foto: A. Zschau, GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung

3. Infrastruktur

Foto: J. Hosan/GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung GmbH
Hauptkontrollraum
Foto: J. Mai, GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung
Hauptkontrollraum.
Foto: A. Zschau, GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung
Hauptkontrollraum.
Foto: G.Otto, GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung
Detektor-Prototyp zur Messung von Ionenstrahlpaketen.
Foto: J. Hosan/GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung GmbH
Detektorlabor - Anfertigung einer Komponente für eine Multiwire Drift Chamber (MDC).
Foto: J. Hosan/GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung GmbH
Detektorlabor.
Foto: J. Hosan/GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung GmbH
Detektorlabor.
 
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Hauptkontrollraum
Hauptkontrollraum.
Hauptkontrollraum.
Detektor-Prototyp zur Messung von Ionenstrahlpaketen.
Detektorlabor - Anfertigung einer Komponente für eine Multiwire Drift Chamber (MDC).
Detektorlabor.
Detektorlabor.
Von hier wird die gesamte GSI-Beschleunigeranlage gesteuert.
Von hier wird die gesamte GSI-Beschleunigeranlage gesteuert.
Die Ionen im GSI-Teilchenbeschleuniger fliegen nicht einzeln, sondern werden zu Ionenpaketen zusammengefasst. Der Detektor dient der Messung der zeitlichen Auflösung der Pakete.
Foto: J. Hosan/GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung GmbH
Foto: J. Mai, GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung
Foto: A. Zschau, GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung
Foto: G.Otto, GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung
Foto: J. Hosan/GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung GmbH
Foto: J. Hosan/GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung GmbH
Foto: J. Hosan/GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung GmbH
3.1 Green IT Cube

Der Green IT Cube ist ein Hochleistungs-Rechenzentrum, mit dem die Forscher von GSI und FAIR die großen Datenmengen aus den Experimenten auswerten wollen. Es wird im Endausbau mit einer Kühlleistung von zwölf Megawatt eines der größten wissenschaftlichen Rechenzentren der Welt sein. Dank eines innovativen Kühlsystems spart der Green IT Cube 90 Prozent der Kühlenergie im Vergleich zu anderen Supercomputern. Das macht ihn sehr energieeffizient und damit kostensparend.

G. Otto, GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung
Green IT Cube – Außenansicht
G. Otto, GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung
Green IT Cube goes green
G. Otto, GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung
Green IT Cube – Innenansicht
G. Otto, GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung
Green IT Cube – Gang mit Rechnern
G. Otto, GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung
Green IT Cube – Rechnerschränke
G. Otto, GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung
Supercomputer L-CSC
Foto: G. Otto, GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung
Green IT Cube – Außenansicht bei Nacht
G. Otto, GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung
Green IT Cube – Außenansicht
Thomas Ernsting, HA Hessen Agentur GmbH
Supercomputer L-CSC
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Green IT Cube – Außenansicht
Green IT Cube goes green
Green IT Cube – Innenansicht
Green IT Cube – Gang mit Rechnern
Green IT Cube – Rechnerschränke
Supercomputer L-CSC
Green IT Cube – Außenansicht bei Nacht
Green IT Cube – Außenansicht
Supercomputer L-CSC
Green IT Cube – Außenansicht
Montage der Außendekoration am Gebäude des Green IT Cube.
Das Stahlgerüst wird nach der Fertigstellung die Schränke für die Rechner des Green IT Cube tragen.
Blick ins Innere eines mit Rechnerschränken bestückten Gangs des Green IT Cube.
Blick ins Innere des mit Rechnerschränken gefüllten Green IT Cube.
Der Hochleistungsrechner L-CSC wird in den neuen Green IT Cube einziehen.
Der Green IT Cube bei Nacht
Green IT Cube – Außenansicht
Der superschnelle und energiesparende Computer L-CSC setzt eine effiziente Kühlung und handelsübliche Grafikkarten ein.
G. Otto, GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung
G. Otto, GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung
G. Otto, GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung
G. Otto, GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung
G. Otto, GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung
G. Otto, GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung
Foto: G. Otto, GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung
G. Otto, GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung
Thomas Ernsting, HA Hessen Agentur GmbH

4. Experimente

4.1 Schwere Elemente

Dieser Forschungsbereich von GSI beschäftigt sich mit dem Nachweis und der Entdeckung superschwerer Elemente. Das sind Elemente, die schwerer sind als das schwerste natürlich vorkommende Element Uran mit der Ordnungszahl 92. Dazu stehen bei GSI verschiedene Messaufbauten wie etwa SHIP (engl. Separator for Heavy Ion reaction Products) und TASCA (engl. TransActinide Separator and Chemistry Apparatus) zur Verfügung.

Foto: J. Hosan/GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung GmbH
Ionenfalle SHIPTRAP
Foto: J. Hosan/GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung GmbH
Ionenfalle SHIPTRAP
Foto: K. Back, GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung
SHIP – Target-Rad.
Foto: G. Otto, GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung
SHIPTRAP – Ionenfalle am SHIP.
Foto: G. Otto, GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung
TASCA – Detektoraufbau.
Foto: G. Otto, GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung
TASCA – Target-Rad.
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Ionenfalle SHIPTRAP
Ionenfalle SHIPTRAP
SHIP – Target-Rad.
SHIPTRAP – Ionenfalle am SHIP.
TASCA – Detektoraufbau.
TASCA – Target-Rad.
Der Ionenstrahl, der aus dem Linearbeschleuniger UNILAC kommt, trifft auf eine dünne Folie, die in eine Scheibe gespannt wird, das Target-Rad. Die entstehenden Elemente werden im Filter SHIP separiert und in angeschlossenen Detektoren identifiziert.
Die Ionenfalle SHIPTRAP schließt an den Geschwindigkeitsfilter SHIP an. Am SHIPTRAP gelang es mit Element 102 (Nobelium) erstmals überhaupt, ein superschweres Element einzufangen und mit nie dagewesener Genauigkeit die Masse zu bestimmen. Im Bild Michael Block, Leiter der GSI-Experimentiergruppe, am Messaufbau der Ionenfalle SHIPTRAP.
Die auf dem segmentierten Rad montierten drei Folien wurden mit Calcium-Ionen bestrahlt. Deutlich zu erkennen sind die Stellen, an denen die Folien getroffen wurden.
Foto: J. Hosan/GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung GmbH
Foto: J. Hosan/GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung GmbH
Foto: K. Back, GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung
Foto: G. Otto, GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung
Foto: G. Otto, GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung
Foto: G. Otto, GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung
4.2 HADES

Der Detektor HADES (engl. High Acceptance Di-Electron Spectrometer) ist einer der größten Experimentieraufbauten am GSI. Mit ihm wird komprimierte und erhitzte Kernmaterie untersucht, die in Kollisionen zwischen schweren Ionen entsteht. Die verschiedenen Ebenen dienen der Identifizierung von unterschiedlichen Teilchen z.B. aufgrund ihrer Ladung, Geschwindigkeit oder Masse.

Foto: J. Hosan/GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung GmbH
HADES-Detektor
Foto: J. Hosan/GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung GmbH
HADES-Detektor - Rückansicht
Foto: J. Hosan/GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung GmbH
HADES-Detektor - Rückansicht
Foto: J. Hosan/GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung GmbH
HADES-Detektor - Aufbau des elektromagnetischen Kalorimeters
Foto: J. Hosan/GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung GmbH
HADES mit elektromagnetischem Kalorimeter (blau).
Foto: J. Hosan/GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung GmbH
HADES von innen
Foto: J. Hosan/GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung GmbH
HADES-Detektor
Foto: A. Zschau, GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung
HADES – RICH-Struktur.
Foto: G. Otto/GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung GmbH
Goldfolien-Target für HADES-Detektor
Foto: T. Ernsting/HA Hessen Agentur
HADES-Detektor
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HADES-Detektor
HADES-Detektor - Rückansicht
HADES-Detektor - Rückansicht
HADES-Detektor - Aufbau des elektromagnetischen Kalorimeters
HADES mit elektromagnetischem Kalorimeter (blau).
HADES von innen
HADES-Detektor
HADES – RICH-Struktur.
Goldfolien-Target für HADES-Detektor
HADES-Detektor
RICH steht für Ring Imaging Cherenkov Detector, zu deutsch Ringabbildender Cherenkov Detektor. Er befindet sich im Zentrum des Detektorkomplexes und dient zur Identifizierung von Elektronen und Positronen.
Foto: J. Hosan/GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung GmbH
Foto: J. Hosan/GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung GmbH
Foto: J. Hosan/GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung GmbH
Foto: J. Hosan/GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung GmbH
Foto: J. Hosan/GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung GmbH
Foto: J. Hosan/GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung GmbH
Foto: J. Hosan/GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung GmbH
Foto: A. Zschau, GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung
Foto: G. Otto/GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung GmbH
Foto: T. Ernsting/HA Hessen Agentur
4.3 PHELIX

Mit diesem Hochleistungs- und Hochenergielaser PHELIX (engl. Petawatt High-Energy Laser for Ion EXperiments) werden grundlegende Ereignisse in der Plasma- und Atomphysik erforscht. Am GSI besteht die weltweit einmalige Möglichkeit, Experimente durchzuführen, in denen Laser- und Ionenstrahlen miteinander kombiniert werden.

Foto: J. Hosan/GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung GmbH
Startpunkt des PHELIX-Lasers
Foto: J. Hosan/GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung GmbH
Komponente des PHELIX-Lasers
Foto: G. Otto, GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung
PHELIX – Verstärker.
Foto: T. Hahn, GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung
PHELIX – Experimentierkammer.
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Startpunkt des PHELIX-Lasers
Komponente des PHELIX-Lasers
PHELIX – Verstärker.
PHELIX – Experimentierkammer.
Das System verstärkt den Laserpuls.
Kammer für Experimente mit Laser- und Ionenstrahlen.
Foto: J. Hosan/GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung GmbH
Foto: J. Hosan/GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung GmbH
Foto: G. Otto, GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung
Foto: T. Hahn, GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung
4.4 ALICE-Experiment am CERN in Genf

Der Large Hadron Collider (LHC) am CERN ist der größte Beschleuniger der Welt. ALICE (engl. A Large Ion Collider Experiment) gehört zu den vier großen Experimenten, die am LHC durchgeführt werden. Der 25 Meter lange, 16 Meter breite, 16 Meter hohe und ca. 10.000 Tonnen schwere Detektor beherbergt 18 Detektorsysteme. Zum Bau zweier wichtiger ALICE-Bestandteile, der Zeitprojektionskammer (TPC) und dem Übergangsstrahlungsdetektor (TRD), hat GSI wesentlich beigetragen.


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Foto: CERN
ALICE – Gesamter Detektor.
Foto: CERN
ALICE – Übergangsstrahlungsdetektor TRD.
Foto: CERN
ALICE – Zeitprojektionskammer TPC.
Foto: CERN
ALICE – Inneres der Zeitprojektionskammer TPC.
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ALICE – Gesamter Detektor.
ALICE – Übergangsstrahlungsdetektor TRD.
ALICE – Zeitprojektionskammer TPC.
ALICE – Inneres der Zeitprojektionskammer TPC.
Der Detektor ist hier mit geöffneten Magnettüren (rot) zu sehen.
Das Übergangsstrahlungsdetektor (TRD – Transition Radiation Detector) wurde unter Beteiligung mehrer Forschergruppen, vor allem auch des GSI Helmholtzzentrums, entwickelt und gebaut. Das Modul wird mit Hilfe eines Trägergerüstes (gelb) am Miniframe (im Detektor grau) von ALICE befestigt.
Die Zeitprojektionskammer (TPC – Time Projection Chamber) liefert die größte Datenmenge bei ALICE. Mit der TPC können die Spuren der erzeugten Teilchen sehr genau vermessen werden. Im Zentrum ist Peter Glässel, der technische Koordinator des ALICE, zu sehen.
Foto: CERN
Foto: CERN
Foto: CERN
Foto: CERN

5. Tumortherapie

5.1 Krebstherapie mit Ionenstrahlen bei GSI

Am GSI Helmholtzzentrum wurde eine bahnbrechende neue Krebstherapie entwickelt. Grundlage hierfür waren langjährige Forschungsarbeiten und die große Beschleunigeranlage für Ionenstrahlen des GSI.

Mit großem Erfolg wurden bei GSI von 1997 bis 2008 über 440 Patienten mit Tumoren im Kopf- und Halsbereich mit Ionenstrahlen behandelt. Der Vorteil der neuen Therapie liegt darin, dass der Ionenstrahl seine größte Wirkung im Tumor erzielt und das umliegende gesunde Gewebe schont.

Foto: G. Otto/GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung GmbH
Behandlungsplatz bei GSI und FAIR
Foto: A. Zschau, GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung
Krebstherapie – Behandlungsplatz bei GSI.
Foto: A. Zschau, GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung
Krebstherapie – Behandlungsplatz bei GSI.
Foto: A. Zschau, GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung
Krebstherapie – Demonstration einer Tumorbestrahlung.
Foto: J. Hosan/GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung GmbH
Zellforschung im Labor der Biophysik
Foto: J. Hosan/GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung GmbH
Zellforschung im Labor der Biophysik
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Behandlungsplatz bei GSI und FAIR
Krebstherapie – Behandlungsplatz bei GSI.
Krebstherapie – Behandlungsplatz bei GSI.
Krebstherapie – Demonstration einer Tumorbestrahlung.
Zellforschung im Labor der Biophysik
Zellforschung im Labor der Biophysik
Um den Tumor exakt bestrahlen zu können, muss der Kopf des Patienten mit einer individuellen Maske fixiert werden.
Um den Tumor exakt bestrahlen zu können, muss der Kopf des Patienten mit einer individuellen Maske fixiert werden.
Mit dieser Anordnung von Plexiglasplatten konnte die Zielgenauigkeit der Bestrahlung am GSI sichtbar gemacht werden. Nur der bestrahlte Bereich ist getrübt.
Foto: G. Otto/GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung GmbH
Foto: A. Zschau, GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung
Foto: A. Zschau, GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung
Foto: A. Zschau, GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung
Foto: J. Hosan/GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung GmbH
Foto: J. Hosan/GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung GmbH
6. Komponenten und Anlagen für FAIR
6.1 SIS100-Dipolmagente

Die Dipolmagnete des zukünftigen FAIR-Beschleunigerrings SIS100 werden die Ionen auf ihre Ringbahn lenken. Insgesamt werden 110 dieser supraleitenden Magnete in den Beschleuniger eingebaut.

Foto: J. Hosan/GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung GmbH
SIS100-Dipolmagnet - Sicht in den Magneten.
Foto: J. Hosan/GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung GmbH
SIS100-Dipolmagnet.
Foto: J. Hosan/GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung GmbH
SIS100-Dipolmagnet.
Foto: Babcock Noell
SIS100-Magnet.
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SIS100-Dipolmagnet - Sicht in den Magneten.
SIS100-Dipolmagnet.
SIS100-Dipolmagnet.
SIS100-Magnet.
Foto: J. Hosan/GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung GmbH
Foto: J. Hosan/GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung GmbH
Foto: J. Hosan/GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung GmbH
Foto: Babcock Noell
6.2 Kryotestanlage

An der Kryotestanlage werden alle supraleitenden Magnete des zukünftigen FAIR-Beschleunigers SIS100 getestet, bevor sie eingebaut werden. Dabei werden sie mit flüssigem Helium auf -269°C gekühlt und dann getestet, ob sie die erforderlichen hohen und schnell veränderlichen Magnetfelder erzeugen können.

Foto: J. Hosan/GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung GmbH
Kryotestanlage.
Foto: J. Hosan/GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung GmbH
Kryotestanlage.
Foto: J. Hosan/GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung GmbH
Kryotestanlage.
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Kryotestanlage.
Kryotestanlage.
Kryotestanlage.
Foto: J. Hosan/GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung GmbH
Foto: J. Hosan/GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung GmbH
Foto: J. Hosan/GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung GmbH
6.3 GLAD-Magnet und Super-FRS-Magnet
Foto: J. Hosan/GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung GmbH
GLAD-Magnet.
Foto: J. Hosan/GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung GmbH
Super-FRS-Magnet
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GLAD-Magnet.
Super-FRS-Magnet
Der supraleitende GLAD-Magnet (GSI Large Acceptance Dipole) wird Teil des FAIR-Experiments R3B. Mit dem Experiment werden Wissenschaftler Reaktionsprozesse erforschen, die für die Entstehung der Elemente in Sternexplosionen verantwortlich sind.
Dieser 95 t schwere Magnet wird Teil des Super-Fragmentseparators in der FAIR-Beschleunigeranlage. Mit dem Super-Fragmentseparator können Wissenschaftler interessante Teilchen für weitere Untersuchungen aussortieren.
Foto: J. Hosan/GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung GmbH
Foto: J. Hosan/GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung GmbH
7. FAIR-Visualisierungen
Bild: ion42
Visualisierung der zukünftigen FAIR-Anlage.
Bild: ion42
Visualisierung der zukünftigen FAIR-Anlage.
Bild: ion42
Visualisierung der zukünftigen FAIR-Anlage.
 
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Visualisierung der zukünftigen FAIR-Anlage.
Visualisierung der zukünftigen FAIR-Anlage.
Visualisierung der zukünftigen FAIR-Anlage.
Bild: ion42
Bild: ion42
Bild: ion42

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