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News: Neuer Rekord für Teilchenbeschleuniger

Ein Teilchenbeschleuniger auf Basis lasergetriebener Plasmawellen führt geladenen Partikeln auf einer Strecke von nur 3,3 Zentimetern eine Energie von einer Milliarde Elektronenvolt zu. Damit kommt er als erster seiner Art an die in konventionellen Anlagen verwendeten Energien heran.

Um die Elektronen auf derart hohe Geschwindigkeiten zu bringen, erzeugten die Forscher um Wim Leemans vom Lawrence Berkeley National Laboratory in Zusammenarbeit mit der Universität Oxford das Plasma im Gegensatz zu vorherigen Experimenten in feinen Röhrchen innerhalb eines Saphirs. Dort verdichtete es sich an den Rändern und schafft damit einen Plasmatunnel, der wie eine optische Faser wirkt. Dadurch wird der Laserpuls, der durch das Plasma fährt und dabei die entscheidenden Plasmawellen erzeugt, kontinuierlich in die Mitte des Röhrchens fokussiert. Auf diese Weise ist es den freien Elektronen länger möglich, analog zu einem Surfer auf der Plasmawelle mitzureiten und somit an Energie zu gewinnen.

Im Gegensatz zur neuen Methode erbringt der in Stanford eingesetzte Linearbeschleuniger Slac zwar das Fünfzigfache an Energie, benötigt dafür aber etwa eine 100 000 Mal längere Wegstrecke. Die Teilchen werden hierbei mit Hilfe eines elektrischen Feldes beschleunigt, das durch energiereiche Mikrowellenstrahlung erzeugt wird.

Bereits im Herbst 2004 gelang es den Wissenschaftler mit ähnlichen Techniken, stark fokussierte Elektronenbündel auf eine Energie von bis zu 200 Millionen Elektronenvolt zu beschleunigen. Damals konnte die benötigte Laserintensität allerdings nur über wenige Millimeter aufrechterhalten werden.

Die neue Technologie erlaubt den Bau kompakter Hochenergie-Experimente, die etwa zur Erforschung der subatomaren Welt eingesetzt werden können. Andere Anwendungen finden sich in der Materialwissenschaft und in der Medizin.

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