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

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08.03.2016 | Erste Komponente für den Ringbeschleuniger von FAIR geliefert

Foto: G. Otto, GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung

Bunch-Kompressor

Foto: G. Otto, GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung

Arbeitsbesprechung

Foto: G. Otto, GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung

Gruppenbild

 

Für das Herzstück der zukünftigen FAIR-Anlage in Darmstadt, den 1100 Meter langen Ringbeschleuniger, hat die Lieferung von Komponenten begonnen. Weltweit werden die Komponenten neu entwickelt und gebaut. Als erste Komponente wurde nun ein sogenannter Bunch-Kompressor geliefert. Aurion Anlagentechnik GmbH in Seligenstadt hat ihn gefertigt, basierend auf Vorentwicklungen von GSI. Er wird zunächst umfangreichen Abnahmetests bei GSI unterzogen. Anschließend kann die Serienfertigung der weiteren acht erforderlichen Bunch-Kompressoren beginnen. Die Bunch-Kompressoren können beschleunigte Teilchen so dicht wie niemals zuvor in Pakete bündeln. Dies benötigen Wissenschaftler für eine große Zahl von neuartigen Experimenten an FAIR.

„Der Ringbeschleuniger von FAIR besteht aus vielen unterschiedlichen Komponenten, die wir in aufwändigen Berechnungen und Designstudien entwickeln, konstruieren und detailliert planen“, sagt Peter Spiller, Projektbereichsleiter bei GSI, der unter anderem für den Bau des Ringbeschleunigers von FAIR verantwortlich ist. „Es ist für uns ein Meilenstein, dass nun die Lieferung der Komponenten beginnt. Im Laufe dieses Jahres erwarten wir noch etliche weitere Komponenten.“

„Wir freuen uns sehr, dass wir als Kleinunternehmen in Hessen durch die Entwicklung und Fertigung der Bunch-Kompressoren einen wichtigen Beitrag zu FAIR, einem weltweit herausragenden Hochtechnologieprojekt, leisten können“, sagt Joachim Scherer, Geschäftsführer der Aurion Anlagentechnik GmbH in Seligenstadt.

Mit dem Ringbeschleuniger von FAIR können Ionen, das heißt elektrisch geladene Atome, von allen Elementen sowie Antiprotonen auf fast Lichtgeschwindigkeit beschleunigt werden. Für den Beschleunigungsvorgang müssen die Teilchen in Pakete gebündelt werden. Bis zu 500 Milliarden Ionen befinden sich in einem Paket. Anschließend werden sie zu den Experimenten geleitet. Von der Art des Experiments hängt es ab, welche Ausdehnung die Ionenpakete haben müssen. Mit dem Bunch-Kompressor können besonders kurze Pulse erzeugt werden, die zum Beispiel für Experimente der Plasmaphysik oder nuklearen Astrophysik benötigt werden.

„Während des Beschleunigungsvorgangs haben die Pakete eine zeitliche Länge von 200 bis 300 Nanosekunden. Für einige Experimente ist das zu lang, sie benötigen die vielen Ionen in einem kürzeren Zeitraum“, erklärt Peter Spiller. „Das Bunch-Kompressor-System dient dazu, das Ionenpaket auf 30 bis 90 Nanosekunden zu verkürzen. Dazu nutzen wir elektrische Hochfrequenzfelder, die den Ionenpuls durch Rotation im Phasenraum komprimieren.“

„Der Bunch-Kompressor hat eine Grundfläche von zwei Metern auf 1,20 Meter und eine Höhe von 2,10 Metern und wiegt rund zwei Tonnen. Zentrale Bauelemente sind zwei mal acht Scheiben spezieller magnetischer Legierungen, die um das Strahlrohr angeordnet sind, und durch die eine Hochfrequenzspannung von 40 000 Volt erzeugt werden kann“, beschreibt der Hochfrequenzphysiker Hans Günter König aus der GSI-Abteilung "Ring RF" das Gerät. Er war mit seinem Kollegen Peter Hülsmann hauptsächlich für die technische Umsetzung des Projekts und die Kommunikation mit dem Hersteller zuständig. „Als nächster Schritt stehen umfangreiche Tests des Geräts an, die auf dem Teststand für Hochfrequenzanlagen bei GSI durchgeführt werden. Sie sollen im Frühjahr 2016 abgeschlossen sein. Hat der Bunch-Kompressor alle Tests bestanden, kann die Serienfertigung beginnen."

Facility for Antiproton and Ion Research (FAIR)

FAIR wird eine der größten und komplexesten Beschleunigeranlagen weltweit. Die bereits existierende GSI-Beschleunigeranlage wird Teil von FAIR und dient als erste Beschleunigungsstufe. Ingenieure und Wissenschaftler werden dafür in internationaler Zusammenarbeit technologische Neuentwicklungen in vielen Bereichen vorantreiben, zum Beispiel in der Informationstechnologie oder in der Supraleitungstechnik. Rund 3 000 Wissenschaftler aus aller Welt werden an FAIR Spitzenforschung betreiben. In einzigartigen Experimenten werden sie grundlegend neue Erkenntnisse über den Aufbau der Materie und die Entwicklung des Universums gewinnen.


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Bunch-Kompressor
Arbeitsbesprechung
Gruppenbild
Blick ins Innere des Bunch-Kompressors für den FAIR-Ringbeschleuniger SIS-100. Zentrale Bauelemente sind zwei mal acht Scheiben spezieller magnetischer Legierungen, die um das Strahlrohr angeordnet sind.
GSI-Hochfrequenzphysiker Dr. Hans Günter König (l.) im Gespräch mit Joachim Scherer, Geschäftsführer der Aurion Anlagentechnik GmbH (m.) und GSI-Projektbereichsleiter Dr. Peter Spiller (r.) vor dem Bunch-Kompressor.
v.l.n.r.: Lutz Kessler, AURION GmbH; Robert Balss, GSI; Calina Christoph, GSI; Dr. Roland Gesche, AURION GmbH; Joachim Scherer, AURION GmbH; Dr. Peter Hülsmann, GSI; Dr. Hans Günter König, GSI; Dr. Peter Spiller, GSI; Herbert Schwarz, GSI, Dr. Carsten Omet, GSI
Foto: G. Otto, GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung
Foto: G. Otto, GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung
Foto: G. Otto, GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung