Was ist hier abgebildet?
(a) Speicherring (b) Laser-Verstärker (c) Kupferleitung
?
(a) Speicherring
(b) Laser-Verstärker
(c) Kupferleitung
Abb.: Blick in einen Verstärker des PHELIX-Lasers. (Bild: G. Otto, GSI)
In einem erfolgreichen Testexperiment am GSI Helmholtzzentrum unter Leitung einer Gruppe der TU Darmstadt ist es Wissenschaftlern gelungen, mit dem Hochleistungslaser PHELIX (Petawatt High-Energy Laser for Ion Experiments) Wasserstoff-Ionen bis auf etwa zehn Prozent der Lichtgeschwindigkeit zu beschleunigen. GSI ist damit eines der wenigen Forschungszentren weltweit, an dem Teilchen sowohl mit herkömmlicher Technologie, das heißt mit elektrischer Hochspannung, als auch mit Lasern beschleunigt werden können. Dies wollen Wissenschaftler nun nutzen, um Beschleunigerkonzepte zu untersuchen, in denen das Beste aus beiden Technologien vereint ist, um sie dann in der Grundlagenforschung und für Anwendungen in der Medizin und Materialforschung einzusetzen.
In dem Experiment lenkten die Wissenschaftler einen extrem intensiven Laserpuls auf eine Materialprobe. Dadurch wurden Protonen aus dem Material herausgetrieben. Das Einzigartige an dem Testexperiment ist, dass es im zentralen Bereich der GSI-Beschleunigeranlage stattfand und nicht nur am Laser selbst. Die mit dem Laser vorbeschleunigten Ionen können somit im nächsten Schritt in die bestehenden Beschleunigerstrukturen eingeschossen werden. Hierdurch wird erstmals die Kombination beider Beschleunigerkonzepte möglich.
Die Beschleunigung von Teilchen durch Laser ist seit einigen Jahren ein vielversprechender Ansatz in der Beschleunigertechnologie und befindet sich noch im Entwicklungsstadium. „Ein großer Vorteil ist, dass wir enorm viel Platz sparen könnten, da die Beschleunigungsstrecken bei Lasern extrem kurz sind. Allerdings begegnen wir beim Strahltransport und bei der Fokussierbarkeit Herausforderungen, die in dieser Form bei herkömmlichen Beschleunigerstrahlen nicht auftreten“, sagt Thomas Stöhlker, Leiter des PHELIX-Lasers bei GSI und Direktor des Helmholtz-Instituts Jena.
Die Forscher möchten laserbeschleunigte Ionen in Zukunft für Anwendungen verfügbar machen, etwa für die Tumortherapie oder für die Untersuchung von Strahlenschäden an elektronischen Komponenten in der Raumfahrt. Für letzteres wird sich der neue Protonenstrahl besonders eignen, da er spektral den solaren Protonenschauern sehr nahe kommt. Zudem ist auch die Beschleunigung weiterer Atomsorten neben den Wasserstoff-Ionen geplant. Der PHELIX-Laser gehört zu den stärksten Lasern weltweit. Er kann Laserpulse mit Energien bis zu 1000 Joule und Laserpulse mit Leistungen bis zu einem halben Petawatt liefern.
GSI Helmholtzzentrum / AL
Weitere Infos:
