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Teilchenphysik: Beschleuniger im Labormaßstab

Gleich drei Arbeitsgruppen vermelden Fortschritte bei der Entwicklung von Teilchenbeschleunigern auf Basis lasergetriebener Plasmen. Im Gegensatz zu ihren riesigen Verwandten, die Durchmesser von mehreren Kilometern erreichen können, begnügen sich die Plasma-Varianten mit rund einem Tausendstel des Platzes. Der Grund liegt darin, dass die Teilchen durch Plasmawellen sehr viel stärker beschleunigt werden und damit früher die notwendigen Geschwindigkeiten erreichen.

Bereits im Jahr 2002 haben Forscher der Ecole Polytechnique in Paris Elektronen mit einem Plasma angetrieben. Allerdings beschränkte sich der Erfolg auf eine Strecke von etwa einem Millimeter und ergab Elektronen mit einem breiten Energiespektrum. Für wissenschaftliche Zwecke oder gar Anwendungen in der Strahlenbiologie, Chemie und Medizin muss das Teilchenensemble gleichförmiger sein und weitere Strecken zurücklegen.

Einen kleinen Schritt zu diesem Ziel haben Wim Leemans vom Lawrence Berkeley National Laboratory und seine Mitarbeiter gemacht, indem sie die Laserstrahlen für das Plasma in vorgeformten Plasma-Kanälen bündelten und somit die Bahn für das Antriebsplasma verlängerten [1]. Karl Krushelnick vom Imperial College in London brachte mit seinem Team die Plasmawelle gezielt zum "Brechen", sodass die Elektronen wie Surfer auf der Welle reiten konnten [2]. Victor Malka von der Ecole Polytechnique und seine Gruppe schlossen die Elektronen hingegen in eine Art Blase im Plasma ein, die eine geschlossene Beschleunigung erlaubt [3].

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  • Quellen
[1]Nature 431: 538–541 (2004)
[2]Nature 431: 535–538 (2004)
[3]Nature 431: 541–544 (2004)

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