Die 100 Milliarden Volt Maschine
EuPRAXIA entwickelt neue Beschleunigergeneration.
Die europäische Union fördert die Entwicklung eines neuartigen Plasma-Teilchenbeschleuniger mit drei Millionen Euro aus dem Horizon2020-Programm. Im Rahmen des EU-Projekts EuPRAXIA (European Plasma Research Accelerator with eXcellence In Applications) soll eine Designstudie für einen sogenannten Plasmabeschleuniger mit dem Fokus auf Anwendungen dieser neuen Technik entstehen. Von der Plasmabeschleunigertechnik versprechen sich Physiker wesentlich kleinere und günstigere Teilchenbeschleuniger für Wissenschaft, Medizin und andere Anwendungen.
Abb.: Blick in die Plasmazelle. (Bild: Heiner Müller-Elsner/DESY)
„EuPRAXIA definiert den fehlenden Schritt hin zu einer neuen Generation von Beschleunigern mit dem Potential für drastisch reduzierte Größe und Kosten“, erläutert der Koordinator des EuPRAXIA-Konsortiums, DESY-Forscher Ralph Aßmann. „EuPRAXIA stellt sicher, dass Europa auch weiterhin an der internationalen Spitze beschleunigerbasierter Wissenschaft und Anwendungen tätig ist.“ Das EuPRAXIA Konsortium umfasst 16 Forschungsinstitute und Universitäten aus fünf EU-Mitgliedsländern. Darüber hinaus nehmen 18 assoziierte Partner aus acht Ländern teil, darunter führende Institute aus der EU, Japan, China und den USA.
Teilchenbeschleuniger haben sich über die vergangenen 90 Jahre zu Maschinen mit vielseitigen Einsatzmöglichkeiten für Entdeckungen und Anwendungen entwickelt. Heute verrichten weltweit etwa 30,000 Beschleuniger ihren Dienst, darunter einige der größten Maschinen, die die Menschheit bisher gebaut hat. In den vergangenen Jahren wurde mit der Plasmabeschleunigung eine neuartige Technologie zur Teilchenbeschleunigung entwickelt, die tausendmal höhere Beschleunigungsfelder erreichen kann als die herkömmliche Technik. Statt durch Hochfrequenz-Radiostrahlung werden dabei Teilchen wie beispielsweise Elektronen durch ein elektrisch geladenes Plasma beschleunigt, das mit Hilfe starker Laser erzeugt wird.
EuPRAXIA soll bis Ende 2019 ein konzeptionelles Design für den weltweit ersten Plasmabeschleuniger mit einer Energie von fünf Gigaelektronenvolt, industrieller Strahlqualität und dedizierten Nutzerbereichen ausarbeiten. Das EU-Projekt ist damit der entscheidende Zwischenschritt auf dem Weg von der Beschleuniger-Grundlagenforschung hin zu ultra-kompakten Beschleunigern für die Anwendung in Industrie, Medizin und Wissenschaft wie etwa der Hochenergiephysik.
Die Studie soll Beschleunigerkomponenten, Lasersysteme und Technik für eine verbesserte Qualität der Elektronenstrahlen ausarbeiten und dabei die Nutzung von Plasmabeschleunigern als Röntgenlaser, für die Teilchenphysik und für weitere Anwendungen betrachten. Außerdem sollen mögliche Standorte für den Prototypen miteinander verglichen werden, inklusive einer Kostenabschätzung und einem Modell für europaweit verteilte Konstruktionsaufgaben. Auf diese Weise kann EuPRAXIA in den 2020er Jahren Europa führend für neuartige Beschleuniger positionieren.
DESY / LK
