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.

          1 Min.

          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

          Nobelpreisträger von 1901 bis 2019 Video-Seite öffnen

          Im Überblick : Nobelpreisträger von 1901 bis 2019

          Der Nobelpreis wurde von dem schwedischen Erfinder und Industriellen Alfred Nobel das erste mal 1901 gestiftet. Die interaktive Übersicht informiert Sie über die Preisträger aus den unterschiedlichen Kategorien.

          Topmeldungen

          Sogenannte Fußballfans in Bulgarien, einem „der tolerantesten Länder der Welt“?

          Gegen den Hass : Die Strafen müssen weh tun

          Im Fußball hat sich ein Klima entwickelt, in dem sich Rassisten und Nazis ungeniert ausleben. Sanktionen schlugen bislang fehl. Ohne Punktabzüge und Disqualifikationen wird es nicht gehen. Aber selbst das reicht nicht.
          Wer zu den Besten in der Forschung gehören möchte, muss sich den Platz hart erkämpfen. Auch in Deutschland gibt es hierfür inzwischen Graduiertenschulen, die die Promovierenden unterstützen.

          Spitzenforschung : Wo die Promotion zur Selektion wird

          Amerikas Dominanz in der Spitzenforschung hat auch die hiesige Nachwuchsförderung kräftig umgekrempelt. Wer oben mitspielen will, muss an eine Graduiertenschule und sich von dort aus die begehrten Plätze erkämpfen.

          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.