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Forschungszentrum GSI rüstet auf : Die GSI-Post wird schneller und kompakter

Platzbedarf: Der neue Doppelbeschleuniger wird einen Umfang von 1,1 Kilometern haben - entsprechend gewaltig ist die Baustelle in Darmstadt. Bild: Stefan Finger

Für Krebspatienten rasten lange Zeit Teilchen durch den Ringbeschleuniger des GSI. Doch zurzeit wird der modernisiert. Daneben wächst die Großbaustelle Fair auf und unter der Erde - für einen weiteren, noch größeren Beschleuniger.

          Die Wissenschaftler des GSI-Helmholtzzentrums für Schwerionenforschung in Darmstadt haben ein schönes Bild, um physikalischen Laien ihre Arbeit zu erklären. Sie vergleichen sich dann einfach mit der Post. Gestern haben sie erstmals seit mehr als 20 Jahren Journalisten dorthin geführt, wo die besonderen GSI-Pakete geschnürt werden. Die runde Verpackungsstation liegt in der Erde unter einem Hügel und hat einen Umfang von 216 Metern. Seit 1990 werden hier unten Ionen aller Elemente, vom leichten Wasserstoff bis zum schweren Uran, zu „handlichen Paketen“ verarbeitet, auf bis zu 90 Prozent der Lichtgeschwindigkeit beschleunigt und dann beim „Empfänger“ abgeliefert. Der Empfänger, das war in der Vergangenheit häufig ein Krebspatient mit inoperablem Hirntumor, der mit einem Ionenstrahl behandelt wurde, oder einfach eine Materialprobe, bei der die Forscher sehen wollten, was passiert, wenn 270 000 Kilometer in der Sekunde fliegende Elemente darauf treffen.

          Rainer Hein

          Korrespondent der Rhein-Main-Zeitung in Darmstadt.

          Seit einem Jahr fliegen im Schwerionen-Synchrotron, wie der Ringbeschleuniger SIS in der Fachsprache heißt, keine Teilchen mehr, weil die Anlage aufgerüstet wird. Zu sagen, die GSI baue die mehrere Millionen Euro teure neue Beschleunigungsstrecke ein, weil es ihr im Teilchentunnel zu langsam zugehe, trifft die Wahrheit nicht ganz. Der Einbau geschieht vor allem mit Blick auf die neue Beschleunigeranlage Fair, die in direkter Nachbarschaft des GSI-Zentrums errichtet wird und künftig vom Synchrotron „beliefert“ werden soll.

          Weltrekord in Atomforschung

          Im Moment ist dort nur die 20 Hektar große Baustelle zu sehen, auf der Lastwagen hin und her fahren und gewaltige Großbohrgeräte Pfähle mit bis zu 60 Meter Länge in die sandige Erde rammen. Schon 2018 sollen hier aber erste Experimente am Fair-Doppelring-Beschleuniger möglich sein. Dieser neue Doppelring wird nicht den Umfang von 216 Metern haben, sondern 1100 Meter im Durchmesser. Die Teilchen werden in diesem Beschleunigertunnel, der etwa zwölf Meter unter der Erde verlaufen soll, 99,9 Prozent der Lichtgeschwindigkeit erreichen können - „Strahlen mit bisher unerreichter Intensität und höheren Energien“, wie die GSI-Forscher sagen. Mit ihnen ließen sich für die Grundlagenforschung zum Beispiel in Kernreaktionen erzeugte exotische Atomkerne oder Antiprotonen für spezielle Experimente herstellen.

          Der bisherige GSI-Postbetrieb ist die vergangenen 20 Jahre wissenschaftlich sehr erfolgreich verlaufen. Das Schwerionen-Synchrotron gilt weiterhin weltweit als einmalig, weil mit ihm alle chemischen Elemente beschleunigt werden können, insgesamt 92. Das hat eine Vielzahl an Forschungen und Anwendungen erlaubt. Bei der Entdeckung neuer Isotope hält ein GSI-Wissenschaftler sogar den „Weltrekord“. Die neue Krebstherapie mit Ionenstrahlen ist inzwischen an einer Klinik in Heidelberg im Routinebetrieb.

          Enorme Stromspannungen

          Dennoch haben Wissenschaftler nun in den alten Ringbeschleuniger innerhalb eines Jahres einen weiteren „Turbo“ eingebaut. Der Ring hat damit drei Beschleunigerstrecken. Wenn die Ionen den ersten Anschub im Linearbeschleuniger bekommen haben und in den Ring gelangen, werden sie an jeder dieser Beschleunigerstrecken mit der enormen technischen Spannung von 80 000 Volt noch schneller gemacht. Um die Teilchen bei der unglaublichen Geschwindigkeit in der Kreisbahn zu halten, braucht es 50 tonnenschwere Magnete. Damit sie wirklich fast so schnell werden wie das Licht, ist ein extremes Hochvakuum nötig. Der Strahl, der dann entsteht, hat Experimente zur Biophysik ebenso erlaubt wie die Erzeugung seltener Nuklide, die sonst nur in einer Supernova entstehen.

          Ausgang: In diesem Segment verlassen die Teilchen den Beschleunigertunnel.
          Ausgang: In diesem Segment verlassen die Teilchen den Beschleunigertunnel. : Bild: Stefan Finger

          Beschleunigerstrecken, in der Physikersprache Kavitäten genannt, kann man nicht im Katalog bestellen. Sie sind Spezialanfertigungen. Wie Peter Spiller, Maschinenkoordinator für den Ringbeschleuniger, sagt, ist die Zahl der Firmen, die benötigte Bauteile zuliefern können, weltweit überschaubar. Auch das war ein Grund, warum der erste der zusätzlichen Kavitäten von den GSI-Experten selbst gebaut wurde.

          Teuer wie Berliner Flughafen

          Dabei wurde eine neuartige Legierung, sogenannte magnetische Gläser, verwendet, die auch in Windgeneratoren im Einsatz sind. Bis zur Inbetriebnahme von Fair sollen weitere zwei Kavitäten im alten Ringbeschleuniger hinzukommen. Damit sei dann die Voraussetzung für einen „raffinierten Betriebsmodus geschaffen, der besonders viele Ionen in die einzelnen Pakete zwängen kann“, sagte Projektleiter Peter Hülsmann. Das benötigten die künftigen Experimente. Außerdem gehe es um Betriebszuverlässigkeit.

          An dem Fair-Projekt sind bislang zehn Nationen beteiligt, allen voran Deutschland und das Bundesland Hessen. Die Kosten werden mit 1,6 Milliarden Euro beziffert, was in etwa den ursprünglich kalkulierten Investitionen für den Berliner Flughafen entspricht. Auch die Dimension der Fair-Baustelle sprengt die üblichen hessischen Dimensionen. Dort liegen die Arbeiten, wie der Pressesprecher der Fair GmbH, Markus Bernards, gestern sagte, gut im Zeitplan. Von den 1400 Bohrpfählen, die gesetzt werden müssten, um den sandigen Untergrund für die Neubauten zu stabilisieren, seien 700 schon eingebracht. „Wir werden damit im Sommer fertig, deutlich früher als geplant.“

          Quelle: F.A.Z.

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