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Physik-Großprojekt „FAIR“ : „Die größten Entdeckungen kommen stets unerwartet“

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Der neue GLAD-Detektormagnet für FAIR (Hintergrund) wird in Kürze an den Teilchenbeschleuniger der GSI-Beschleuniger angekoppelt. Bild: Frank Röth

Vor den Toren Darmstadts entsteht die komplexeste Beschleunigeranlage der Welt. Der Zeitplan ist straff, die Forschungsziele sind ehrgeizig. Ein Gespräch mit FAIR-Chef Paolo Giubellino.

          Herr Giubellino, was waren Ihre Beweggründe, die wissenschaftliche Leitung von GSI und FAIR zu übernehmen?

          Nachdem mein Mandat als Sprecher von „Alice“, eines der vier Großexperimente am europäischen Forschungszentrum Cern, endete, suchte ich nach einer neuen Herausforderung. Für einen Physiker, der auf dem Gebiet der starken Wechselwirkung arbeitet, ist die Stelle als wissenschaftlicher Geschäftsführer eine große Ehre und Herausforderung. FAIR (Anm. d. Red. „Facility for Antiproton and Ion Research“) ist mit Sicherheit das bedeutendste Großprojekt in der Kernphysik und in angrenzenden Forschungsgebieten. Also was kann es besseres geben als, für eine solche Einrichtung zu arbeiten?

          Was macht GSI/FAIR so besonders für Sie?

          FAIR wird, wenn es fertig gebaut ist, eine der leistungsfähigsten und größten Teilchenbeschleunigeranlagen der Welt sein. Es existiert nichts Vergleichbares in der Kernphysik. Es gibt zwar einige Einrichtungen, die auf unterschiedlichen Gebieten konkurrieren: die Forschungszentren „Riken“ in Japan und „JINBR“ in Russland sowie der amerikanische Schwerionen-Beschleuniger „Rhic“ in Brookhaven, das „Lawrence Livermore National Laboratory“ in Berkeley und die Anlage „FRIB“ an der Michigan State University. Jede dieser Anlagen konzentriert sich auf einen bestimmten Aspekt.

          „Ich will, dass FAIR das beste kernphysikalische Laboratorium der Welt wird.“
          „Ich will, dass FAIR das beste kernphysikalische Laboratorium der Welt wird.“ : Bild: Frank Röth

          FAIR wird auf allen diesen Gebieten Spitzenforschung mit zum Teil einzigartigen Möglichkeiten bieten. Deshalb sind die über eine Milliarde Euro für FAIR gut investiert.

          Und was dürfen wir dafür erwarten?

          FAIR wird extrem intensive Strahlen von Antiprotonen und Ionen aller Elemente liefern. Das erlaubt es beispielsweise, sehr seltene instabile Isotope zu erzeugen, die bei der Synthese der schweren Elemente im Universum eine Schlüsselrolle spielen. Das Herzstück von FAIR ist ein supraleitender Ringbeschleuniger mit einem Umfang von 1100 Metern.

          Dort werden starke supraleitende Magnete mit schnell variierbaren Feldern verwendet, was eine besondere Herausforderung ist. Derzeit entwickeln wir an der GSI  die entsprechende Technik dafür. Eine weitere Besonderheit der FAIR-Anlage sind Speicherringe. Für diese wurden an der GSI spezielle Kühltechniken entwickelt, mit denen man die unerwünschte Energieunschärfe eines Teilchenstrahls auf ein Minimum reduzieren kann. Dadurch können Wissenschaftler hochpräzise Untersuchungen in der Kern- und Atomphysik machen.

          Auf diesem Gelände der GSI in Darmstadt wird in wenigen Jahren die komplexe Beschleunigeranlage FAIR stehen.
          Auf diesem Gelände der GSI in Darmstadt wird in wenigen Jahren die komplexe Beschleunigeranlage FAIR stehen. : Bild: Frank Röth

          Warum hat man für GSI und FAIR nur einen wissenschaftlichen Geschäftsführer vorgesehen, obwohl es sich um zwei große Einrichtungen handelt?

          Man kann GSI und FAIR nicht unabhängig voneinander betrachten. GSI gehört zu FAIR, wie FAIR zur GSI. Schließlich wird der Beschleunigerkomplex auf dem GSI-Grundstück errichtet. Die Hauptaktivitäten der GSI konzentrieren sich derzeit auf das FAIR-Projekt. Wir entwickeln hier viele Komponenten der Teilchenbeschleuniger und der Experimente. Derzeit rüsten wir die existierenden Beschleunigeranlagen der GSI auf, um sie später wie geplant als Vorstufen für die FAIR-Teilchenbeschleuniger nutzen zu können. Bereits im kommenden Jahr werden wir ein neues Kontrollsystem an den verbesserten GSI-Anlagen testen.

          Bald wehen noch mehr Fahnen vor dem Helmholtz-Zentrum für Schwerionenforschung, GSI, in Darmstadt
          Bald wehen noch mehr Fahnen vor dem Helmholtz-Zentrum für Schwerionenforschung, GSI, in Darmstadt : Bild: Frank Röth

          Darüber hinaus sind bereits viele Beschleuniger- und Detektorkomponenten von anderen an dem Großprojekt beteiligten Instituten entwickelt und geliefert worden. Alles wird hier getestet. Nach erfolgreichen Tests planen wir mit den ersten Detektorkomponenten auch schon die ersten wissenschaftlichen Experimente. Dies zeigt, wie eng die Aktivitäten zur Realisierung von FAIR und der Nutzung der GSI-Anlage – insbesondere der Komponententests – verknüpft sind.

          Was ist Ihre konkrete Aufgabe hier an der GSI?

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