40 Jahre GSI

Vor 40 Jahren wurde das GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung in Darmstadt gegründet, damals noch unter dem Namen Gesellschaft für Schwerionenforschung.

GSI ist ein vom Bund und dem Land Hessen finanziertes Forschungszentrum der Helmholtz-Gemeinschaft mit einem Jahresetat von gut 100 Millionen Euro und über 1.000 Mitarbeitern. GSI betreibt eine große, weltweit einmalige Beschleunigeranlage für Ionenstrahlen. Jährlich nutzen etwa 1.200 Wissenschaftler aus aller Welt die Ionenstrahlen für Experimente in der Grundlagenforschung.

Abb.: Blick in den 120 Meter langen Linearbeschleuniger der GSI, der zur Erzeugung der Ionenstrahlen genutzt wird. (Bild: G. Otto)

Am 17. Dezember 1969 unterzeichneten das Land Hessen und der Bund den Gesellschaftervertrag der GSI, in dem das Land Hessen zu 10 Prozent und der Bund zu 90 Prozent beteiligt waren. Nach fünf Jahren Bauzeit wurde der Beschleuniger, der 120 Meter lange Linearbeschleuniger UNILAC (Universal Linear Accelerator), in Betrieb genommen. Mit ihm können Ionen aller chemischen Elemente auf etwa 20 Prozent der Lichtgeschwindigkeit beschleunigt werden. Im April 1976 wurden erstmals Ionen des schwersten natürlichen Elements Uran beschleunigt und bei Beschuss auf ein Zielmaterial Kernreaktionen beobachtet. Die Gründung der Gesellschaft für Schwerionenforschung initiierten Professoren der Universitäten Marburg, Darmstadt, Frankfurt, Mainz, Heidelberg und Gießen. Sie erarbeiteten das Konzept eines gemeinsamen Labors und entwickelten dafür einen neuen Schwerionenbeschleuniger sowie Messapparaturen für die Experimente. Damit war ein eigenständiges zentrales Labor mit Großgeräten für die Schwerionenforschung auf den Weg gebracht, das die Möglichkeiten einer einzelnen Universität überstiegen hätte und allen Hochschulen zugänglich war. 

Das heutige Forschungsprogramm umfasst ein breites Spektrum, das von Kern- und Atomphysik über Plasma- und Materialforschung bis hin zur Biophysik und Medizin reicht. Die wohl bekanntesten Ergebnisse sind die Entdeckung von neuen chemischen Elementen, wie dem Element 110, Darmstadtium, und die Entwicklung einer neuartigen Krebstherapie mit Ionenstrahlen, die sich seit kurzem im Routineeinsatz an Kliniken befindet. Weitere Beispiele herausragender Forschungsergebnisse sind die Entdeckung neuer radioaktiver Zerfallsarten und die Entdeckung hunderter neuer Isotope, also neuer Atomsorten bereits bekannter Elemente. Außerdem haben GSI-Wissenschaftler zusammen mit Medizinern eine weltneue Krebstherapie mit Ionenstrahlen entwickelt und am Beschleuniger bei GSI erfolgreich zum Einsatz gebracht.

In den kommenden Jahren wird bei GSI das Beschleunigerzentrum FAIR (Facility for Antiproton and Ion Research) mit einem Investitionsvolumen von rund 1,2 Milliarden Euro errichtet, wovon 25 Prozent durch internationale Partner getragen werden.

Wissenschaftlern gelang es am Beschleuniger des GSI Helmholtzzentrums insgesamt sechs chemische Elemente mit den Ordnungszahlen 107 bis 112 zu entdecken. Die Entdecker durften, nach der offiziellen Anerkennung durch die dafür zuständige Chemiker-Union IUPAC (International Union of Pure and Applied Chemistry), bereits fünf Elementen einen Namen geben: Bohrium für Element 107, Hassium für Element 108, Meitnerium für Element 109, Darmstadtium für Element 110 und Roentgenium für Element 111. Vor wenigen Monaten ist auch die Entdeckung des Elements 112 offiziell anerkannt worden. Damit verbunden hat GSI den Namensvorschlag Copernicium zu Ehren von Nikolaus Kopernikus eingereicht

Derzeit befindet sich die neue internationale Beschleunigeranlage FAIR (Facility for Antiproton and Ion Research) in Vorbereitung. Es ist weltweit eines der größten Forschungsvorhaben für die physikalische Grundlagenforschung. FAIR besteht im Endausbau aus acht Kreisbeschleunigern mit bis zu 1100 Metern Umfang, zwei Linearbeschleunigern und rund 3,5 Kilometern Strahlführungsrohren. Die bereits existierenden GSI-Beschleuniger werden dabei als Vorbeschleuniger dienen, um die Ionen auf die notwendige Einschussenergie zu bringen. FAIR wird Antiprotonen- und Ionenstrahlen mit bisher unerreichter Intensität und Qualität liefern. An FAIR wird eine nie da gewesene Vielfalt an Experimenten möglich sein. Etwa 3.500 Wissenschaftler aus aller Welt planen bereits jetzt Experimente, von denen sie sich neue Erkenntnisse über die Struktur der Materie und die Evolution des Universums erwarten.

Durch Initiative von GSI wurde am CERN das Schwerionenprogramm etabliert. GSI baute dazu einen Schwerioneninjektor und beteiligte sich seit den 1980er Jahren an mehreren großen Experimenten. Auch beim Bau und wissenschaftlichen Programm des gerade in Betrieb gegangenen Experiments ALICE (A Large Ion Collider Experiment) am LHC-Beschleuniger war und ist GSI zusammen mit den Universitäten Darmstadt, Frankfurt, Heidelberg und Münster von Anfang an federführend beteiligt. Außerdem wurde unter Mitarbeit der GSI das World-Wide-Grid, eine Weiterentwicklung des World-Wide-Web, aufgebaut, um die enormen Datenmengen zu bewältigen, die an den LHC-Experimenten entstehen. Bei der Inbetriebnahme des LHC-Beschleunigers waren GSI-Mitarbeiter unmittelbar beteiligt.

GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung

AL