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MESA
Startschuss für Bau der Beschleunigermodule
Redaktion / idw / Pressemitteilung der Universität Mainz
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10. Juni 2015

Mit einem Treffen aller beteiligten Wissenschaftler hat in Mainz der Bau der beiden Beschleunigermodule für den neuartigen Elektronenbeschleuniger MESA begonnen. Ab 2017 sollen sich mit dem Instrument Experimente durchführen lassen, von denen sich die Forscher unter anderem neue Hinweise auf die Natur der Dunklen Materie erhoffen.

MESA

Modell des MESA-Beschleunigers: Die grünen Zylinder stellen die beiden Beschleunigermodule dar. Nach zwei vollständigen Rezirkulationen erreicht der Elektronenstrahl eine Energie von 150 MeV. Bild: Institut für Kernphysik, JGU [Gesamtansicht]

Mit dem Startschuss für die Herstellung zweier supraleitender Beschleunigermodule für den geplanten Elektronenbeschleuniger MESA (Mainz Energy-Recovering Superconducting Accelerator) an der Johannes Gutenberg-Universität Mainz (JGU) geht das Projekt MESA in die nächste Phase. MESA basiert auf einem neuartigen Konzept, das vorsieht, einen Teil der Energie, die zur Beschleunigung des Elektronenstrahls benötigt wird, zurückzugewinnen. "Dadurch lassen sich die Betriebskosten von MESA deutlich reduzieren", meint Professor Kurt Aulenbacher, der Leiter des Projektteams.

MESA ist das zentrale Instrument für die Durchführung mehrerer Schlüsselexperimente am Exzellenzcluster PRISMA ("Precision Physics, Fundamental Interactions and Structure of Matter"). Dazu gehören die genaue Vermessung des Protonradius und die Suche nach den sogenannten dunklen Photonen, die das Rätsel der Dunklen Materie erklären könnten.

Erstmals traf sich Ende Mai das komplette Projektteam zur Herstellung der supraleitenden Beschleunigermodule vor Ort, um technische Details und Zeitpläne für die Fertigung der knapp vier Meter langen Module festzulegen. Das Team besteht aus Ingenieuren, Physikern und Fertigungsspezialisten des Instituts für Kernphysik sowie der Herstellerfirma Research Instruments.

Beschleunigermodule sind hochkomplexe technische Bestandteile moderner Linearbeschleuniger, um Elementarteilchen - im Falle von MESA sind es Elektronen - durch die Anwendung elektromagnetischer Wechselfelder auf nahezu Lichtgeschwindigkeit zu beschleunigen. Die MESA-Module sind supraleitend und müssen daher bei einer Temperatur von minus 271,3 Grad Celsius, nahe dem absoluten Nullpunkt, betrieben werden.

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Sie bestehen aus einem thermischen Isoliersystem (Kryostat) mit eingebauten supraleitenden Hohlraumresonatoren, sogenannten Kavitäten. Die Kavitäten selbst bestehen aus Niob, einem bei sehr niedrigen Temperaturen supraleitenden Metall. Um die benötigte Betriebstemperatur von minus 271,3 Grad Celsius zu garantieren, werden die Kavitäten in einem mit flüssigem Helium umspülten Tank eingeschweißt. Die mit dem Heliumtank umschlossenen Kavitäten wiederum sind von einem weiteren Tank umhüllt, vergleichbar mit einer Thermoskanne. Zusätzlich befindet sich ein mit flüssigem Stickstoff durchflossenes Rohrsystem zwischen Helium- und Außentank als zusätzliche Isolierung.

MESA ist der weltweit erste supraleitende, energierückgewinnende Beschleuniger, der für Forschungszwecke eingesetzt werden wird. "MESA bietet mit seiner hohen Strahlintensität und -qualität einzigartige Voraussetzungen für ein zukunftsweisendes Experimentierprogramm zur Erforschung und Überprüfung der Grenzen der heute bekannten Phänomene in der Elementarteilchenphysik, eines der zentralen Forschungsziele von PRISMA", so Professor Hartmut Wittig, Sprecher des Exzellenzclusters, aus dessen Mitteln die Entwicklung und der Bau von MESA finanziert wird.

Die an PRISMA beteiligten Forscherinnen und Forscher an der Johannes Gutenberg-Universität fiebern der geplanten Inbetriebnahme des Beschleunigers im Jahr 2017 entgegen, da MESA hinsichtlich einer zweiten Förderperiode des Exzellenzclusters eine maßgebliche Rolle spielen wird.

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siehe auch
Kernphysik: Zerfall seltsamer Teilchen im Fokus - 12. Mai 2015
Astroteilchenphysik: Neutrinos theoretisch betrachtet - 16. Dezember 2014
Exzellenzcluster PRISMA: Jagd nach Dunkler Materie - 5. November 2012
Teilchenphysik: Forschung mit tiefgekühlten Neutronen - 9. Mai 2011
Links im WWW
Universität Mainz
Precision Physics, Fundamental Interactions and Structure of Matter (PRISMA)
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