https://www.faz.net/-gwz-88not

Terahertz-Technik : Der Teilchenbeschleuniger für die Westentasche

Nur 1,5 Zentimeter lang und einen Millimeter dünn sind die Beschleunigungsmodule, in denen die eingespeisten Elektronen mit Terahertz-Strahlung auf Tempo gebracht werden. Bild: Desy, Heiner Müller-Elsner

Physiker haben einen Teilchenbeschleuniger geschrumpft. Elektronen werden darin von Terahertz-Strahlen auf Trab gebracht statt wie üblich mit Radiowellen. Die Innovation verspricht ganz neue Möglichkeiten.

          Teilchenphysiker sind es gewohnt, an Beschleunigeranlagen zu experimentieren, die mehrere hundert bis einige Kilometer lang sind. Die leistungsfähigste Maschine, der „Large Hadron Collider“ am europäischen Forschungszentrum Cern, bringt es sogar auf einen Umfang von 27 Kilometern. Dass es auch deutlich kleiner geht, wollen Physiker des Forschungszentrums Desy in Hamburg und des Massachusetts Institute of Technology (MIT) in Boston zeigen.

          Manfred Lindinger

          Redakteur im Ressort „Natur und Wissenschaft“.

          Es wird sich um einen Linearbeschleuniger handeln,  der  aus einzelnen, einen Millimeter dicken und 1,5 Zentimeter langen Beschleunigungssegmenten besteht. Ein solches Prototyp-Segment, das sie in der Zeitschrift „Nature Communications“ vorstellen, passt bequem in eine Westentasche.  Die eingespeisten Elektronen werden in jedem Modul von Terahertz-Strahlung statt wie üblich von Radiowellen beschleunigt. Da die Wellenlänge der zwischen Infrarot und Mikrowellen angesiedelten Terahertz-Strahlung nur ein Tausendstel von Radiowellen misst, lassen sich deutlich kompaktere Teilchenbeschleuniger bauen, erklärt Franz Kärtner von Desy.

          Ein Röntgenlaser im Labormaßstab 

          Derzeit erhöht sich die Energie der Elektronen in jedem  Beschleuniger-Segment um sieben Kiloelektronenvolt. Hochgerechnet auf einen Meter zurückgelegter Strecke entspräche das einer Beschleunigung von  2,3 Megaelektronenvolt. Das  ist im Vergleich zu großen Beschleunigeranlagen gering. Rechnungen zeigten aber, dass ein 100.000-fach größerer Beschleunigungsgradient möglich ist.

          Kärtner und seine Kollegen wollen mit der Terahertz-Technik  nicht nur einen Linearbeschleuniger für die Teilchenphysik bauen, sondern auch einen  kompakten Röntgenlaser und Elektronenquellen für die Materialforschung sowie für die medizinische Anwendung. „Die rasanten Fortschritte, die wir bei der Erzeugung von Terahertz-Strahlung mit optischen Methoden erleben, werden künftig die Entwicklung von Terahertz-Beschleunigern für diese Anwendungen ermöglichen“, sagt Erstautor Emilio Nanni vom MIT. In den kommenden Jahren möchten die Hamburger Physiker auf Terahertz-Basis einen experimentellen kompakten Freie-Elektronen-Röntgenlaser (XFEL) im Laborformat aufbauen.

          Weitere Themen

          Militärisches Auge im All Video-Seite öffnen

          Frankreichs neuer Satellit : Militärisches Auge im All

          Eine Sojus-Rakete bringt vom Weltraumbahnhof Kourou einen Satelliten in die Erdumlaufbahn, der Frankreichs militärische Aufklärung aus dem Weltraum revolutionieren soll. CSO-1 soll das in die Jahre gekommene Helios-System ersetzen und gestochen scharfe Aufnahmen von der Erde liefern. Auch Deutschland will vom Adlerauge im All profitieren.

          Ein Roboter wird zum Chemiker Video-Seite öffnen

          Chemputer : Ein Roboter wird zum Chemiker

          Ein Roboter ist in der Lage, selbständig Arzneien mischen. Ein Schlafmittel, ein Schmerzmittel und das Potenzmittel Viagra gehören schon zum Repertoire.

          Topmeldungen

          Newsletter

          Immer auf dem Laufenden Sie haben Post! Abonnieren Sie unsere FAZ.NET-Newsletter und wir liefern die wichtigsten Nachrichten direkt in Ihre Mailbox. Es ist ein Fehler aufgetreten. Bitte versuchen Sie es erneut.
          Vielen Dank für Ihr Interesse an den F.A.Z.-Newslettern. Sie erhalten in wenigen Minuten eine E-Mail, um Ihre Newsletterbestellung zu bestätigen.