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Andreas Penirschke

Kleinste Strahlenpakete vermessen

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Friedberg (pm). Die größten und komplexesten Maschinen dienen dem Auffinden, Messen und Quantifizieren der kleinsten Teilchen, aus denen das Universum besteht: Teilchenbeschleuniger ermöglichen, je nach Konstruktionsprinzip, die Analyse von beispielsweise Elementarteilchen, Atomkernen oder ionisierten Atomen, Molekülen und Molekülbruchstücken. Sowohl die Beschleunigungs- als auch die Messleistung nimmt dabei stetig zu.

Für ein im Bau befindliches deutsches Projekt, den Beschleuniger FAIR in Darmstadt, soll Prof. Dr.-Ing. Andreas Penirschke vom Friedberger Fachbereich Informationstechnik-Elektrotechnik-Mechatronik der Technischen Hochschule Mittelhessen (THM) entscheidende Messtechnik beisteuern.

Im mit rund 370 000 Euro vom Bundesministerium für Bildung und Forschung in der Förderlinie »Erforschung von Universum und Materie« finanzierten Vorhaben »DIAGNOSE-PASST-THM« sollen neuartige Systeme für die Untersuchung longitudinaler - also in Ausbreitungsrichtung schwingender - Strahlen entwickelt werden. Zugute kommen soll die Forschung bestehenden oder künftigen Anlagen, etwa dem linearen Beschleuniger UNILAC, der Teil des FAIR-Projektes wird.

Die Projektidee ging von der GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung in Darmstadt aus, mit dem das Team um Penirschke neue Diagnostik erforscht. Im Vorhaben wird die Stelle für einen wissenschaftlichen Mitarbeiter für eine Dauer von drei Jahren gefördert, der das Vorhaben bis Ende Juni 2024 bearbeitet.

Auch für´s CERN in Genf relevant

Aufgabe des Forschungsteams ist es, eine neue, angepasste Antennenstruktur zu entwickeln, die es ermöglicht, das longitudinale Profil sogenannter Bunches mit hoher zeitlicher Auflösung zu messen, diese am FAIR zu installieren und zu erproben. Bunches sind die in schneller Folge vom Beschleuniger erzeugten Teilchenpakete. Sie sollen in dem Vorhaben zerstörungsfrei, also bei Erhalt des Strahls, untersucht werden. Dazu soll dieser auf eine im Verhältnis zum Strahldurchmesser engere, metallische Lochblende gelenkt werden. Dabei entsteht eine spezielle Art von Strahlung, die auf die zu konstruierende Messstruktur trifft - den Diffraktionsstrahlungsmonitor. Die so ermittelten Daten erlauben Rückschlüsse auf Eigenschaften des Strahls und in Folge dessen Optimierung.

Die Konstruktion soll eine deutlich höhere zeitliche Auflösung erlauben als auf aktuellem Stand der Technik möglich. Prof. Penirschke weist darauf hin, dass neuartige strahldynamische Konzepte in Versuchsanlagen weltweit eine Verbesserung der Analyseleistungen nötig machen. Entsprechend sei das Projekt so angelegt, dass die Ergebnisse nicht nur in der Konfiguration des UNILAC-Beschleunigers am FAIR zur Anwendung kommen können, sondern etwa auch in linearen Teilchenbeschleunigern am CERN in Genf oder dem Fermilab als einem der bedeutendsten Forschungszentren für Teilchenphysik der USA. Sein Forschungsteam strebt an, dass seine Diffraktionsstrahlungsmonitore mit speziell angepassten Antennensystemen als zukünftige Standarddiagnostik in linearen Beschleunigern zum Einsatz kommen können. FOTO: PV

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