20.10.2023

Mächtige Magnete für MAGIX

Kernkomponenten für das anlaufende MESA-Experiment sind in Mainz eingetroffen.

Eines der Leuchtturmprojekte Exzellenzclusters PRISMA+ an der Uni Mainz ist der Bau des neuen energierückgewinnenden Teilchenbeschleunigers MESA, der zukünftig Experimente mit bisher unerreichter Präzision ermöglichen wird. Eines dieser Experimente trägt den Namen MAGIX – ein ausgeklügelter Spektrometeraufbau, mit dem die Wissenschaftler einige der grundlegendsten Fragen der modernen Physik beantworten wollen: Wie groß ist das Proton wirklich? Können wir Anhaltspunkte für dunkle Photonen finden? Können wir die Fusion von Kohlenstoff und Helium zu Sauerstoff in Sternen genauer verstehen? Jetzt sind mit zwei jeweils 18 Tonnen schweren Magnetsystemen ganz entscheidende Bauteile für MAGIX in Mainz eingetroffen.

Abb.: Einer der beiden Magnete wird mit einem Kran in die unterirdische...
Abb.: Einer der beiden Magnete wird mit einem Kran in die unterirdische MESA-Halle herabgelassen und dort aufgerichtet.
Quelle: K. Schlimme, JGU Mainz

MAGIX besteht aus einem fensterlosen Gas-Target und zwei beweglichen Magnetspektrometern. Das Besondere dabei: Der beschleunigte MESA-Elektronenstrahl wird nur an einem Strahl aus kaltem Gas, das in ein Hochvakuum injiziert wird, gestreut, wobei der Streuvorgang nicht wie bei herkömmlichen Experimenten durch Behälterwandungen gestört wird. Mit Hilfe der zwei Spektrometer, die sich auf einer Kreisbahn um den Kollisionspunkt anordnen lassen, kann nun der Winkel und der Impuls der abgelenkten Elektronen bestimmt werden. Mit dieser einzigartigen Kombination aus einer Spektrometeranlage und einem fensterlosen Gas-Target nimmt MAGIX eine absolute Vorreiterrolle im experimentellen Design ein.

Zentrale Komponenten der beiden Magnetspektrometer sind jeweils zwei große Dipolmagnete kombiniert mit einem Quadrupolmagneten. Jedes dieser Systeme wiegt 18 Tonnen. Anfang des Monats wurden sie nach etwa zweijähriger Fertigungszeit vom Hersteller in Kopenhagen nach Mainz transportiert – und mittels eines großen Spezialkrans vor Ort ausgeladen. Vor Ort wurden die beiden Schwergewichte bereits elf Meter tief in die unterirdischen Hallen herabgelassen, in denen MESA und die geplanten Experimente gerade aufgebaut werden.

Ein Teil der unterirdischen Hallen wurde im Rahmen des „Centrums für fundamentale Physik“ neu gebaut. Das CFP bildet den baulichen Rahmen für zentrale Forschungsprojekte bei PRISMA+, zu den allen voran MESA zählt. Im Rahmen des CFP I wurden bestehende unterirdische Experimentierhallen des Instituts für Kernphysik um eine rund 600 Quadratmeter umfassende Halle erweitert. Die vorhandenen Hallen wurden modernisiert und teilweise umgebaut. Dazu gehören Hallen des seit 1979 erfolgreich betriebenen Elektronenbeschleunigers Mainzer Mikrotron MAMI. Die neue MESA-Halle ist direkt daran angebaut, so dass der bestehende Strahlfänger in die Baumaßnahme integriert ist. Die Hallen sind über großformatige Wanddurchbrüche verbunden, um damit insgesamt ausreichend Platz für den MESA-Beschleuniger und die dazugehörigen wissenschaftlichen Experimente zu schaffen.

JGU Mainz / RK


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