target - GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung

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WISSENSCHAFTSMAGAZIN
GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung
Strahlenschäden in der Erbsubstanz des Menschen
Ausgabe Nr. 2
Juli 2009
Wissenschaftler am GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung haben erstmals direkt die Reparaturvorgänge bei DNA-
Schäden beobachtet, nachdem menschliche Zellen mit Ionen bestrahlt wurden. Das genaue Verständnis der Reparaturabläufe
hilft Wissenschaftlern, die Entstehung von Krebs besser nachzuvollziehen und künftige Behandlungsmöglichkeiten zu entwickeln.
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target
Liebe Leserinnen
und Leser,
NACHRICHTEN
vielen Dank für Ihre vielen Kommentare
und Anregungen zur ersten Ausgabe unseres
Wissenschaftsmagazins „target“ und
Ihre Registrierungen für ein Abonnement.
Darüber haben wir uns sehr gefreut.
Nun halten Sie bereits die zweite Ausgabe
in der Hand, denn in der Zwischenzeit ist
einiges passiert.
Von besonderer Bedeutung waren für uns
die zwei Begutachtungen der Programmorientierten
Förderung der Helmholtz-Gemeinschaft
in den Programmen „Physik der
Hadronen und Kerne“ sowie „Forschung
mit Photonen, Neutronen und Ionen“.
Die Ergebnisse dieser Evaluation bestimmen,
wie viele Fördermittel den GSI-Wissenschaftlern
in Zukunft für ihre Forschung
zur Verfügung stehen. Unsere Bemühungen
haben sich offenbar gelohnt. Denn die
Gutachter, international hochanerkannte
Wissenschaftler der jeweiligen Felder, haben
dem Helmholtz-Senat äußerst positive
Empfehlungen gegeben, über die der Senat
im Oktober endgültig entscheiden wird.
Mit der Aussicht, auch in Zukunft Spitzenforschung
bei GSI betreiben zu können,
berichten wir in dieser Ausgabe von target
über jüngste Forschungsergebnisse und
technische Entwicklungen, insbesondere
aus der Bio- und Kernphysik.
Viel Vergnügen beim Lesen wünscht
Horst Stöcker
Wissenschaftlicher Geschäftsführer
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Programmorientierte Förderung –
Positive Begutachtung der GSI-Forschung
Im April dieses Jahres fand die Evaluierung
der beiden Forschungsprogramme
„Physik der Hadronen und Kerne (HuK)“
und „Photonen, Neutronen und Ionen
(PNI)“ im Rahmen der „Programmorientierten
Förderung“ (PoF) an allen
beteiligten Helmholtz-Zentren statt.
Durch die vor fünf Jahren gestartete
Förderung erfolgt die Mittelvergabe
der Helmholtz-Gemeinschaft nicht an
einzelne Helmholtz -Zentren, sondern
an alle Teilnehmer des entsprechenden
Programms. Durch diese Vorgehensweise
soll die im weltweiten Vergleich hohe
Qualität der Helmholtz-Forschung noch
weiter gesteigert sowie die Zusammenarbeit
zwischen den Helmholtz-Zentren
gestärkt werden.
Gremien hochrangiger internationaler
Wissenschaftler begutachteten die
Forschungsprogramme über mehrere
Tage. Wissenschaftler aus den entsprechenden
Bereichen des GSI und aus den
beteiligten Helmholtz-Zentren präsen-
„Jugend forscht“ besucht GSI
Die Preisverleihung des „Jugend forscht“
Landeswettbewerbs Hessen 2009 fand
in Darmstadt bei der Firma Merck statt.
Im Zuge der Veranstaltung besuchten
80 Teilnehmer und Juroren am 18. März
2009 auch das GSI Helmholtzzentrum
und nahmen an einer Besichtigung der
Beschleunigeranlage teil. Der Wettbewerb
prämiert Arbeiten von Jugend-
tierten den Gutachtern die Forschungsergebnisse
der vergangenen fünf Jahre,
zum Beispiel anhand der Anzahl und
Qualität der in diesem Zeitraum entstandenen
Veröffentlichungen. Von besonderer
Bedeutung für die Begutachtung
waren die Vorhaben für die nächste Förderperiode.
Hierbei nehmen für GSI das
internationale FAIR-Projekt, aber auch
der Hochleistungslaser PHELIX, die Ionenfalle
HITRAP oder die neuen Experimentieranlagen
der Materialforschung
eine besondere Rolle ein. Ebenso wurde
der Beteiligung von GSI am Schwerionenexperiment
ALICE am CERN große
Aufmerksamkeit geschenkt.
In einer ersten Stellungnahme der Gutachter
hat GSI in beiden Programmen
HuK und PNI hervorragend abgeschnitten.
Sie haben dem Helmholtz-Senat
entsprechende Empfehlungen ausgesprochen.
Die endgültigen Ergebnisse
der Evaluation werden im Oktober vom
Senat bekannt gegeben.
lichen aus den Bereichen Arbeitswelt,
Biologie, Chemie, Geo/Raumwissenschaften,
Mathematik/Informatik, Physik
sowie Technik. Die maximal 21-jährigen
Teilnehmer erhalten Geldpreise oder
Praktika als Gewinne. Seit vielen Jahren
vergibt auch GSI ein Forschungspraktikum
als Gewinn.

Nachweis von Element 112 offi ziell bestätigt
Sigurd Hofmann, Leiter der Schwere-Elemente-
Gruppe des GSI, am Messplatz
Der Nachweis von Element 112 am GSI
Helmholtzzentrum ist offi ziell bestätigt
worden. Der dafür zuständige internationale
Verband IUPAC (International
Union of Pure and Applied Chemistry)
hat dies dem Leiter des Entdeckerteams,
Professor Sigurd Hofmann, in einem
offi ziellen Schreiben mitgeteilt. Darin
werden die Entdecker außerdem aufgefordert,
einen Namen für das neue Element
vorzuschlagen. Dies werden die
Wissenschaftler innerhalb der nächsten
Wochen tun. Der Namensvorschlag
wird von der IUPAC eingehend geprüft
werden und nach etwa einem halben
Jahr wird die endgültige Namensgebung
erfolgen. Das neue Element ist
277-mal schwerer als Wasserstoff und
somit das bislang schwerste Element im
Periodensystem.
„Wir freuen uns sehr, dass nun auch das
sechste und somit alle bei uns in den
letzten knapp 30 Jahren entdeckten
Elemente offi ziell anerkannt sind. Die
Wissenschaftler des Entdeckerteams
werden sich in den nächsten Wochen
zusammensetzen und einen Namen für
das neue Element vorschlagen“, sagt
Sigurd Hofmann. An den Experimenten,
die zur Entdeckung von Element
112 führten, waren 21 Wissenschaftler
GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung
aus Deutschland, Finnland, Russland
und der Slowakei beteiligt.
Bereits im Jahr 1996 hat das internationale
Forscherteam um Professor Sigurd
Hofmann am Beschleuniger des GSI
Helmholtzzentrums erstmals ein Atom
des Elements 112 erzeugt. Ein zweites
Ausgabe Nr. 2
Atom konnten sie im Jahr 2000 nachweisen.
In nachfolgenden Experimenten
im Beschleunigerlabor RIKEN in
Japan konnten seitdem weitere Atome
des Elements 112 nachgewiesen werden,
welche die GSI Entdeckung zweifelsfrei
bestätigten.
Zur Erzeugung des Elements 112 schießen
die Wissenschaftler elektrisch geladene
Zink-Atome, kurz Zink-Ionen, mit
dem 120 Meter langen GSI-Teilchenbeschleuniger
auf eine Folie aus Blei.
Durch Kernfusion verschmelzen die
beiden Atomkerne der Elemente Zink
und Blei zu einem Atomkern des neuen
Elements. Es besitzt die so genannte
Ordnungszahl 112, daher der vorläufi -
ge Name „Element 112“. Sie ergibt sich
aus der Summe der Ordnungszahlen
der beiden Ausgangselemente: Zink
hat die Ordnungszahl 30, Blei die Ordnungszahl
82. Die Ordnungszahl steht
für die Anzahl der Protonen, die sich im
Atomkern befi nden. Neben den Protonen
befi nden sich im Atomkern noch
Neutronen, die für die Einordnung des
Elementes allerdings keine Rolle spielen.
Das Entdeckerteam präsentierte im Jahr 1996
die erstmalige Erzeugung von Element 112.
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target NACHRICHTEN
Slowakei bei FAIR dabei
In diesem Frühjahr hat die Slowakei entschieden,
sich mit einem Prozent der
Projektsumme an FAIR zu beteiligen.
Anlässlich des Treffens des International
Steering Committees (Aufsichtsrat des
FAIR Projekts) im April 2009 wurde die
Slowakei als weiteres FAIR-Mitgliedsland
offi ziell aufgenommen.
Damit haben nunmehr folgende 16 Länder
die Absicht erklärt, FAIR gemeinsam
zu realisieren: China, Deutschland, Finnland,
Frankreich, Griechenland, Großbritannien,
Indien, Italien, Österreich,
Polen, Rumänien, Russland, Schweden,
Slowakei, Slowenien und Spanien.
Staatsministerin Eva Kühne-
Hörmann und Delegation
der Südtiroler Landesregierung
besuchen GSI
Die hessische Ministerin für Wissenschaft
und Kunst Eva Kühne-Hörmann
hat das GSI Helmholtzzentrum am
3. Juni 2009 besucht. Begleitet wurde
die Staatsministerin von einer Delegation
der Südtiroler Landesregierung unter
der Leitung des Landeshauptmanns
Dr. Luis Durnwalder (l.). Das Besuchsprogramm
bestand aus einer allgemeinen
Einführung über GSI und FAIR und
einem anschließenden Rundgang durch
die Beschleuniger- und Experimentieranlagen.
Die Gäste zeigten sich sehr beeindruckt
von der Vielseitigkeit des GSI-
Forschungsprogramms. Das besondere
Interesse der Ministerin galt dem neuen
Beschleunigerzentrum FAIR, für das sie
sich während ihrer Amtszeit einsetzen
will.
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Deutschlandradio – Live aus Darmstadt
Im Rahmen der Sendereihe „Deutschlandrundfahrt“
machte Deutschlandradio
Kultur am 4. April Station in Darmstadt.
Das Deutschlandradio berichtete
eine Stunde live aus der Centralstation,
dem Veranstaltungsort in der Stadtmitte,
über die Höhepunkte von Darmstadt.
Den etwa 100 interessierten Zuhörern
in der Centralstation wurde außerdem
ein buntes Rahmenprogramm geboten.
Ein Schwerpunkt der Sendung war
ein Bericht über die Forschung am GSI
Lounge im Kongresszentrum
Darmstadtium
eröffnet
Am 29. April 2009 eröffnete das Wissenschafts-
und Kongresszentrum
Darmstadtium seine Wirtschafts- und
Wissenschaftslounge. Professor Karlheinz
Langanke, der Forschungsdirektor
des GSI, nahm im Rahmen dieser Veranstaltung
an einer Experten-Talkrunde
über Wissens- und Technologietransfer
zwischen Unternehmen und Wissenschaft
teil. In der Lounge fi nden regelmäßig
Veranstaltungsreihen zu den
Themen Wissenschaft, Wirtschaft und
Kultur statt. In einer Dauerausstellung
werden wissenschaftliche Highlights aus
Darmstadt präsentiert. GSI ist vertreten
mit einem Ausstellungselement über
Schwere-Elemente-Forschung, speziell
über die Entdeckung des Elements
Darmstadtium, dem Namenspaten des
Kongresszentrums.
Bundesjustizministerin Brigitte Zypries bewundert
die Krawatte von Deutschlandradio-Redakteur
Claus Bredel, auf der die Zerfallsketten
der bei GSI entdeckten Elemente abgebildet
sind. Rechts daneben der Redakteur Olaf Kosert,
der die gesamte Sendung moderierte. Im
Hintergrund Ingo Peter, GSI-Interviewpartner
in der Sendung.
Helmholtzzentrum. Die Sendung wur- wurde
deutschlandweit von etwa 420.000
Hörern empfangen. Sie steht im Internet
unter: www.dradio.de/rss/podcast/sendungen/deutschlandrundfahrt/
Elemente-Krawatten sind im GSI-Shop
erhältlich.
Presseclub Darmstadt
im GSI Helmholtzzentrum
Am 18. Mai 2009 war der Presseclub
Darmstadt im GSI Helmholtzzentrum
zu Gast. In einer Fragestunde unter
Leitung von Berit Pafl ik, Stellvertretende
Ressortleiterin der Lokalredaktion
Darmstadt-Dieburg des Darmstädter
Echos, stand GSI-Geschäftsführer Professor
Horst Stöcker den Journalisten
Rede und Antwort. Diskutiert wurde die
Rolle von GSI und FAIR für Darmstadt
und die Bedeutung der Forschung im internationalen
Vergleich.
Im anschließenden Rundgang durch
Hauptkontrollraum, Experimentierspeicherring,
Tumortherapie und HADES-
Experiment konnten sich die 22 teilnehmenden
Journalisten selbst ein Bild von
den Beschleunigern und der vielfältigen
GSI-Forschung machen.

Saudi-Arabien plant Beteiligung an FAIR
Im Rahmen der Delegationsreise des
Hessischen Ministerpräsidenten Roland
Koch nach Saudi-Arabien im Mai
2009, an der auch GSI-Geschäftsführer
Horst Stöcker teilnahm, wurden in
der saudi-arabischen Hauptstadt Riad
sechs Vereinbarungen über neue Projekte
hessisch-saudischer Zusammenarbeit
u nt erschrieben.
GSI beteiligt sich zum siebten Mal am Girls‘ Day
Am 23. April hat sich das GSI Helmholtzzentrum
bereits zum siebten Mal
am bundesweiten Girls‘ Day beteiligt.
Am GSI gibt es eine Vielzahl unterschiedlicher
technisch-naturwissenschaftlicher
Berufe, in denen Frauen in Deutschland
in der Regel unterrepräsentiert sind.
Am diesjährigen Girls‘ Day am GSI nahmen
30 Schülerinnen aus der 6. bis zur
11. Klasse teil. Sie lernten, wie an naturwissenschaftlichen
Experimenten für
Kernphysik oder Materialforschung gearbeitet
wird. Außerdem konnten sie
technische Berufe wie zum Beispiel im
Konstruktionsbüro, in Elektrowerkstatt
und Elektroniklabor, in der Beschleunigertechnik
oder im Rechenzentrum
kennen lernen. Die Mädchen wurden
in kleine Arbeitsgruppen aufgeteilt und
konnten selbstständig unter individu-
GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung
Unter anderem werden das Frankfurter
Institut for Advanced Studies (FIAS),
das GSI Helmholtzzentrum und das
Königliche Zentrum für Wissenschaft
und Forschung (KACST) in Riad beim
FAIR-Projekt zusammen arbeiten. Das
Königreich Saudi Arabien beabsichtigt,
sich mit 12 Millionen Euro an FAIR zu
beteiligen.
eller Betreuung arbeiten. Neben dem
Spaß an der Herstellung kleiner technischer
Objekte haben einige auch ihr
Interesse an Forschung und Technik
entdeckt und interessierten sich für ein
Praktikum beim GSI.
Das Ziel des Girls‘ Days ist Mädchen
bereits früh an technische Berufe heranzuführen,
um ihnen ein breiteres
Ausgabe Nr. 2
Jugendpresse Hessen ist
den schweren Ionen auf
der Spur
An zwei Terminen im März und im April
2009 besuchte die Jugendpresse Hessen
das GSI Helmholtzzentrum, um sich
über die GSI-Forschung zu informieren.
Die beiden Besuche standen unter den
Themenschwerpunkten „Tumortherapie
mit Ionenstrahlen“ und „Schwere
Elemente“, die jeweils in einem Einführungsvortrag
und einer Besichtigung der
Anlage besonders intensiv behandelt
wurden.
Die Jugendpresse Hessen ist ein unabhängiger
Verband junger Medienmacher,
der Nachwuchsjournalisten durch
Seminare und Veranstaltungen weiterbildet
und bei der Suche nach Praktika
und der Vermittlung von Kontakten unterstützt.
Spektrum bei der Berufswahl auf zu zeigen.
Beim Girls‘ Day 2009 erkundeten
bundesweit über 126.000 Schülerinnen
Technik und Naturwissenschaften. Die
Beteiligung von Betrieben, Hochschulen
und Forschungseinrichtungen steigt seit
dem Start der Aktion im Jahr 2001 kontinuierlich.
Vor allem technische Unternehmen,
Betriebe mit technischen Abteilungen
und Ausbildungberufen, Hochschulen
und Forschungszentren öffnen am Girls‘
Day ihre Türen für die Schülerinnen. In
Werkstätten, Büros und Laboren bietet
sich eine hervorragende Gelegenheit
für Mädchen, Einblicke in die Praxis verschiedenster
Bereiche der Arbeitswelt zu
gewinnen und Kontakte herzustellen.
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target WISSENSCHAFT
GSI-Wissenschaftler können die Reparaturvorgänge in
Zellen direkt beobachten
Wissenschaftler am GSI Helmholtzzentrum
für Schwerionenforschung haben
erstmals direkt die Reparaturvorgänge
bei DNA-Schäden beobachtet, nachdem
menschliche Zellen mit Ionen bestrahlt
wurden. DNA-Schäden speziell durch
Ionenstrahlen ermöglichen neue grundlegende
Erkenntnisse darüber, wie die
Reparatur in menschlichen Zellen generell
abläuft. Das genaue Verständnis der
Reparaturabläufe hilft Wissenschaftlern,
die Entstehung von Krebs besser nachzuvollziehen
und künftige Behandlungsmöglichkeiten
zu entwickeln. Krebs
kann entstehen, wenn DNA-Schäden
fehlerhaft repariert werden.
Seite 6
Die DNA, die das gesamte menschliche
Erbgut enthält, ist in mehreren so
genannten Chromosomen zusammengefasst.
Die GSI-Wissenschaftler haben
nun beobachtet, dass Proteine, die für
die Reparatur verantwortlich sind, zur
Schadensstelle hinwandern. Größere
Bewegungen der Chromosomen sind für
die Reparatur daher nicht nötig. Deshalb
ist die Wahrscheinlichkeit am größten,
dass es bei Reparaturfehlern zu einem
Austausch von DNA-Bruchstücken zwischen
benachbarten Chromosomen
kommt. Dies führt zu einer Veränderung
der Chromosomen - eine häufi ge Ursache
für die Entstehung von Krebs.
GSI-Wissenschaftler Dr. Burkhard Jakob am
Messplatz zur Untersuchung der Zellproben
Strahlenschäden in der
Erbsubstanz des Menschen
In dieser Darstellung sind Chromosomen
mit menschlichem Erbgut sichtbar: Teile des
grünen Chromosoms (Nr. 4) wurden mit dem
violetten (Nr. 11) vertauscht. Diese Vertauschungen
von Chromosomenteilen können
durch Reparaturfehler nach Strahlenschäden
entstehen und beispielsweise zur Entstehung
von Krebs führen.

Ionenstrahlen, die DNA-Schäden verursachen,
schädigen diese in einem räumlich
begrenzten Bereich. Daher können
die Wissenschaftler anschließend die
Reparaturvorgänge in der Zelle an dieser
Stelle genau beobachten. Andere
Strahlungsarten, wie zum Beispiel Röntgenstrahlung,
erzeugen Schäden, die
über die gesamte Zelle verteilt sind. Dadurch
wird es für die Wissenschaftler im
Einzelnen schwieriger nachzuvollziehen,
wie der Reparaturvorgang an einem
Schadenspunkt vor sich geht.
Die GSI-Wissenschaftler benutzen für
ihre Beobachtungen einen neu entwickelten
Messplatz am Beschleuniger
des GSI. Dort können sie kultivierte
lebende menschliche Zellen mit Ionen
bestrahlen. Mit speziellen Mikroskopen
beobachten sie die Reparaturvorgänge
in den geschädigten Zellen unmittelbar
nach der Bestrahlung mehrere Stunden
lang. Dazu werden die Proteine, die für
die Reparatur verantwortlich sind, mit
speziellen fl uoreszierenden Farbstof-
GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung
30‘ 40‘ 1h 2h 3h
4h 5h 6h 7h 8h
9h 10h 11h 12h
fen versehen, so dass sie im Mikroskop
sichtbar sind.
Wissenschaftlicher Kontakt:
Dr. Burkhard Jakob, GSI
Doppelt magischer Sauerstoffkern nachgewiesen
Manche Atomkerne sind stabiler als
andere. Das hängt von der Anzahl von
Protonen und Neutronen in ihrem Kern
ab. Wie die Elektronen der Atomhülle
bilden auch Protonen und Neutronen
abgeschlossene Schalen im Atomkern,
die diesem eine erhöhte Stabilität verleihen.
Ist sowohl die Protonen- als auch
die Neutronenschale gefüllt, spricht
man von einem doppelt magischen
Kern. Beispielsweise ist die besondere
Protonenzahl
8
Lage des 24 O-Kerns in der Nuklidkarte
Stabilität von Blei auf eine solche Zusammensetzung
zurückzuführen.
Am GSI Helmholtzzentrum gelang den
Wissenschaftlern nun der Nachweis,
dass Sauerstoff mit einer Protonenzahl
von Z=8 und einer Neutronenzahl von
N=16 ( 24 O) ebenfalls doppelt magisch
ist. 24 O-Kerne wurden am Fragmentseparator
FRS erzeugt, separtiert und
anschließend auf ein Kohlenstoff-Target
16
Neutronenzahl
Ausgabe Nr. 2
3µm
Entwicklungsverlauf der Reparatur einer mit
Ionen bestrahlten Zelle über zwölf Stunden. An
den DNA-Schäden sind die Reparaturproteine
grün eingefärbt. Über zwölf Stunden ist so gut
wie keine Bewegung der geschädigten DNA zu
beobachten.
geschossen. Die Wissenschaftler untersuchten
gezielt die Sauerstoffkerne,
die in der Reaktion genau ein Neutron
verloren und sich zu einem 23 O-Kern
umgewandelt hatten. Anhand dieser
Reaktion konnten die Forscher auf die
Besetzungswahrscheinlichkeit des 16ten
Neutrons und dadurch auf die doppelt
magische Struktur des Kerns schließen.
Den Schalenabschluss bei N=16 hatten
Theorien bereits für 24 O vorhergesagt.
Dies konnte im Experiment bei GSI zum
ersten Mal nachgewiesen werden. Die
Untersuchung von leichten Kernen an
der Neutronenabbruchkante erlaubt
Rückschlüsse auf das Verhalten schwerer
Kerne nahe der Neutronenabbruchkante,
die im Experiment bisher noch
nicht erzeugt werden konnten. Somit
trägt das Ergebnis generell zum Verständnis
der Struktur von exotischen
Kernen bei.
Wissenschaftlicher Kontakt:
Dr. Chiara Nociforo, GSI
Seite 7

target WISSENSCHAFT
Hochpräzises Synchronisierungssystem für FAIR-Beschleuniger
In der Abteilung Hochfrequenztechnik
des GSI wurde ein Synchronisierungssystem
entwickelt, mit dem in Zukunft die
Beschleunigeranlagen von FAIR gesteuert
werden können. Michael Bousonville
hat dafür im Rahmen seiner Doktorarbeit
an der TU Darmstadt ein Lichtwellenleitersystem
realisiert.
FAIR wird aus acht Kreisbeschleunigern
und zwei Linearbeschleunigern bestehen.
Bis zu vier Experimente werden im
Parallelbetrieb zeitgleich durchgeführt
werden. Für den Betrieb dieser komplexen
Anlage ist eine präzise Steuerung
notwendig. Die Ionenstrahlen durchlaufen
einen Kreisbeschleuniger mehrere
Millionen Mal, um die Höchstgeschwindigkeit
von fast 300.000 km/s zu
erreichen. Dafür müssen die Beschleunigungsfrequenzen
und -spannungen
aufeinander abgestimmt und synchron
von Umlauf zu Umlauf angesteuert werden.
Genau das leistet das neu entwickelte
Synchronisierungssystem.
Seite 8
Der Ingenieur hat ein
aus optischen und elektronischenKomponenten
bestehendes System
entwickelt, das synchrone
Taktsignale mit einer
Synchronisierungsgenauigkeit
von 22 Pikosekunden
bereitstellt. Die
Beschleunigung der Ionenstrahlen
erfolgt über
Hochfrequenzspannungen,
die an mehreren
Stellen eines Beschleunigerrings
in so genannten
Kavitäten erzeugt werden.
Es ist notwendig, die
Hochfrequenzspannungen
zeitlich so zu steuern,
100 m
UNILAC
dass die Teilchen beim Passieren einer
Kavität die für die Beschleunigung optimale
Spannung erfahren. Die Herausforderung
liegt in einer Synchronisierung
der Kavitäten. Die außerordentlich hohe
Präzision wurde durch den Einsatz eines
optischen Netzwerks in Verbindung mit
p-LINAC
Plasmaphysik
Atomphysik
Die Beschleunigerkavität bringt die geladenen
Teilchen auf hohe Geschwindigkeiten. In der
FAIR-Anlage müssen mehrere Kavitäten miteinander
synchronisiert werden, um optimale
Teilchenbeschleunigung zu erreichen.
SIS18
HESR
PANDA
RESR/
CR
NESR
SIS100/300
CBM
Produktion
seltener Isotope
Super-FRS
dem bisher in diesem Bereich noch nicht
verwendeten Wellenlängen-Multiplex-
Verfahren sowie digitaler Frequenzgeneratoren
erreicht.
Wissenschaftlicher Kontakt:
Dr. Michael Bousonville, GSI
Produktion
von Antiprotonen
FLAIR
existierende Anlage
neue Anlage
Experimente
Die geplante FAIR-Beschleunigeranlage (rot) besteht aus acht
Beschleunigerringen und zwei Linearbeschleunigern. Das nun
entwickelte Synchronisierungssystem ermöglicht einen optimalen
Betrieb der verschiedenen Beschleunigerringe.

Drei neue Experiment-Aufbauten für
die Materialforschung wurden am 12.
März 2009 an der Beschleunigeranlage
des GSI Helmholtzzentrums eingeweiht.
GSI, das Helmholtz-Zentrum Berlin und
die Universitäten Darmstadt, Dresden,
Göttingen, Heidelberg, Jena und
Stuttgart haben sie in gut zwei Jahren
Planungs- und Aufbauzeit gemeinsam
errichtet. An den neuen Experiment-
Aufbauten können Wissenschaftler unter
anderem Materialien untersuchen,
die in Satelliten, der Raumfahrt oder
in der zukünftigen Beschleunigeranlage
FAIR eingesetzt werden, oder mit
Ionenstrahlen neue Nanostrukturen
herstellen. Die ersten Experimente sind
bereits gestartet.
Der Aufbau der neuen Experimentanlagen
war eine strategische Entscheidung
der Helmholtz-Gemeinschaft, die
Materialforschung mit Ionenstrahlen
am GSI zusammenzuführen. Die Materialforschung
am Ionenstrahllabor des
Helmholtz-Zentrums Berlin wurde im
GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung
Ausgabe Nr. 2
Professor Hans Hofsäss, Sprecher der Nutzergruppen der Universitäten, Professor Karlheinz Langanke,
Forschungsdirektor des GSI, und Professor Reinhard Neumann, Leiter der GSI-Materialforschung,
gaben den Startschuss zur Inbetriebnahme der drei neuen Experimentierplätze.
Satellitentechnik und Nanostrukturen –
Einweihung von drei neuen Experiment-Aufbauten in der GSI-Materialforschung
Zuge dieser Entscheidung eingestellt.
Etliche Komponenten wurden von dort
zu GSI verlagert. An den neuen Experiment-Aufbauten
werden in Zukunft
gemeinsame Kompetenzen gebündelt
und effi zient genutzt. Die Helmholtz-
Gemeinschaft hat die Zusammenführung
der Materialforschung mit Ionenstrahlen
am GSI mit etwa 700.000 Euro
gefördert. Zusätzlich haben die Universitätsgruppen,
die künftig am GSI forschen
werden, neue Komponenten entwickelt
und aufgebaut.
Wissenschaftler werden an den neuen
Messplätzen die Wirkung von Ionenstrahlen
auf verschiedene Materialien
untersuchen. Dies ist zum Beispiel wichtig,
um herauszufi nden, welche Materialien
für Satellitentechnik und Raumfahrt
geeignet sind. Beim Einsatz im All
sind die Materialien ununterbrochen der
kosmischen Strahlung ausgesetzt. Ihre
Funktionsfähigkeit darf dadurch nicht
beeinträchtigt werden. Dies ist auch für
Materialien von großer Bedeutung, die
für die zukünftige Beschleunigeranlage
FAIR eingesetzt werden sollen. Auch
dort sind bestimmte Bauteile einer Bestrahlung
mit Ionen ausgesetzt.
Die Herstellung von Nanostrukturen
ist ein weiteres Forschungsfeld in der
Materialforschung. Mit Ionenstrahlen
können zum Beispiel extrem dünne und
lange Kanäle, mit einem Durchmesser
von etwa zehn Nanometern und einer
Länge von bis zu 100 Mikrometern hergestellt
werden. Wissenschaftler wollen
die Eigenschaften und mögliche Anwendungsgebiete
dieser und anderer Nanostrukturen
untersuchen.
Forschergruppen aus etwa zehn Ländern,
darunter zehn deutsche Universitäten,
haben knapp 50 Anträge für
Experimente an den neuen Messaufbauten
gestellt.
Wissenschaftlicher Kontakt:
Dr. Christina Trautmann, GSI
Seite 9

target WISSENSCHAFT
Einem internationalen Wissenschaftlerteam
ist es am Experimentierspeicherring
ESR des GSI erstmalig gelungen,
eine abrupte Änderung der Proton-Neutron-Wechselwirkungsstärke
vom doppelt
magischen Blei-Isotop 208 Pb zum
schwereren 210 Pb-Isotop nachzuweisen.
Dazu haben sie die Masse und damit –
nach der von Albert Einstein beschriebenen
Äquivalenz von Masse und Energie
– die Kernbindungsenergie des Quecksilber-Isotops
208 Hg bestimmt. Die Messung
ermöglicht den Rückschluss auf die
Proton-Neutron-Wechselwirkungsstärke
des Blei-Nuklids 210 Pb.
Ähnlich den Schalenabschlüssen in den
Elektronenhüllen von Atomen kommt es
auch in den Kernen zur Auffüllung von
Seite 10
STRUKTUR DER ATOMKERNE
Wissenschaftler des GSI Helmholtzzentrums bestimmen erstmals die Kraft
zwischen Protonen und Neutronen nach doppeltem Kernschalenabschluss
Neues Radon-Isotop in der Falle
Wissenschaftler der internationalen
ISOLTRAP-Kollaboration, darunter auch
GSI-Wissenschaftler, haben ein neues
Radon-Isotop mit der Massenzahl 229
entdeckt. Zudem konnten sie bei ihren
Experimenten die Masse des neuen Isotops
wie auch die Masse der Nachbarisotope
mit den Massenzahlen 223 bis
228 mit einer relativen Genauigkeit von
wenigen Millionstel Prozent bestimmen.
Die Produktion des neuen Kerns erfolgte
am Massenseparator ISOLDE des CERN
unterschiedlichen Protonen- und Neutronenschalen.
Der Überlapp der Schalen
trägt entscheidend zur Stabilität eines
Kerns bei. Das 210 Pb-Isotop hat eine
vollständig aufgefüllte Protonenschale
und zwei Neutronen mehr als für einen
Neutronenschalenabschluss erforderlich.
Die überzähligen Neutronen befi nden
sich deutlich außerhalb der abgeschlossenen
Schale der anderen Neutronen, so
dass es keinen Überlapp mit der abgeschlossenen
Protonenschale und somit
ein deutliches Absinken der Proton-Neutron-Wechselwirkungsstärke
gibt.
Die Resultate des Experiments werden
dabei helfen, theoretische Vorhersagen
für sehr instabile Kerne zu verbessern
und Fragen etwa nach der Entstehung
durch den Beschuss einer Uranprobe mit
hochenergetischen Protonen. Für den
Nachweis haben die Wissenschaftler die
Radon-Isotope über einen längeren Zeitraum
in einer Penningfalle eingefangen
und gespeichert. Eingesperrt in einer
Kombination aus starkem Magnetfeld
und schwachem elektrischen Feld konnten
die Isotope eindeutig identifi ziert
und präzise vermessen werden.
Die Masse eines Atomkerns ist so individuell
wie ein Fingerabdruck. Sie liefert
Protonenzahl
94
92
90
88
86
84
82
80
78
76
74
Der Experimentierspeicherring ESR
210 Pb-Isotop
110 115 120 125 130 135 140 145
Neutronenzahl
der Elemente oder der Existenz superschwerer
Elemente besser zu beantworten.
Wissenschaftlicher Kontakt:
Dr. Yuri Litvinov, GSI
Informationen über die Kernkraft, die
für die Existenz des Atomkerns verantwortlich
ist. Die gemessenen sehr neutronenreichen
Radon-Isotope liefern
darüber hinaus wichtige Erkenntnisse
über die verschiedenen Prozesse bei der
Elementsynthese in Sternen, die ganz
entscheidend von Massenunterschieden
zwischen den beteiligten Atomkernen
abhängt.
Wissenschaftlicher Kontakt:
Dr. Frank Herfurth, GSI
Proton-Neutron-Wechselwirkungsstärke
(keV)
150 - 100 300 - 250
200 - 150 350 - 300
250 - 200 > 350
Im Diagramm sind die Proton-Neutron-Wechselwirkungsstärken
für verschiedene Bereiche
der Nuklidkarte farbig kodiert. Der Bereich der
neuen Messung ist im unteren rechten Quadranten
markiert.

INTERVIEW
Professor Theodor Wolfgang Hänsch arbeitet am Max-
Planck-Institut für Quantenoptik in Garching bei München.
In 2005 erhielt Hänsch den Nobelpreis für Physik für seine
Forschung zur laserbasierten Präzisionsspektroskopie
mithilfe optischer Frequenzkammtechnik. Diese Technik
ermöglichte in den vergangenen Jahren auch am GSI Helmholtzzentrum
Lasermessungen mit zuvor nicht gekannter
Genauigkeit. Im Rahmen des ISHIP-Symposiums stellte er
seine prämierte Technik am GSI vor.
Professor Hänsch, was zeichnet denn die Frequenzkammmethode
im Vergleich zu anderen Frequenzstandards aus?
Die Frequenzkammmethode ist eine auf extrem kurzen Laserpulsen
basierende Methode zur präzisen Frequenzmessung
und ermöglicht sehr genaue Zeit- und Abstandsmessungen.
Sie erlaubt einen extrem präzisen Vergleich verschiedener Frequenzstandards.
Insbesondere macht sie es möglich, beliebige
Mikrowellenfrequenzen und optische Frequenzen mit einem
kompakten und robusten Messgerät in einem Schritt zu vergleichen.
Zuvor war so ein Frequenzvergleich nur mit hochkomplexen
und spezialisierten Laserfrequenzketten möglich,
die ganze Fabrikhallen mit Instrumenten füllten und hochkompetente
Teams für den Betrieb erforderten.
Wie und unter welchen Bedingungen kamen Sie auf die Idee
zu dieser neuen Methode?
Die Anfänge der Frequenzkammtechnik gehen auf unsere Experimente
an der Stanford Universität in den siebziger Jahren
GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung
Ausgabe Nr. 2
zurück. Die Idee für absolute optische Frequenzmessungen mit
einem universellen oktavenüberspannenden Frequenzkammgenerator
habe ich im März 1997 im Detail aufgeschrieben.
Auslöser war ein einfaches Experiment zur Interferenz von
Weisslicht-Femtosekundenpulsen mit Marco Bellini in Florenz.
Welchen Nutzen hat eigentlich die extreme Genauigkeit der
Technik im Alltag?
Ein Frequenzkammgenerator eignet sich zum Beispiel als
Uhrwerk für optische Atomuhren. Von genaueren Atomuhren
profi tieren wir auch im Alltag, zum Beispiel wenn wir im Internet
surfen, ein Mobiltelefon benutzen, oder uns auf ein GPS-
Navigationsgerät verlassen.
Frequenzkämme werden inzwischen an sehr vielen Forschungseinrichtungen
weltweit eingesetzt. Gibt es bislang
noch unerschlossene Forschungsgebiete, in denen Sie in
Zukunft gerne ihre Methode implementieren würden?
Die Eichung astronomischer Spektrographen mit der Frequenzkammtechnik
verspricht die Entdeckung erdähnlicher Planeten
in fernen Sonnensystemen oder eine direkte Beobachtung
der beschleunigten Expansion des Raumes im Universum. Ein
ganz anderes Beispiel ist die breitbandige molekulare Fourierspektroskopie
ohne bewegte optische Komponenten, mit
Anwendungen von der medizinischen Diagnostik bis zur Umweltüberwachung.
Sie haben in den 60er Jahren bei Professor Schmelzer, dem
späteren Gründungsvater des GSI, diplomiert. Was ist Ihre
wichtigste Erinnerung an diese Zeit?
In meiner Diplomarbeit habe ich neue Anwendungen der
Sättigungsspektroskopie mit Laserlicht demonstriert. In der
anschliessenden Doktorarbeit mit Peter Toschek ging es um
Quanteninterferenzeffekte in gekoppelten atomaren Dreiniveausystemen,
eine Fragestellung die auch heute noch aktuell
und interessant ist.
Welche spannenden neuen Möglichkeiten ergeben sich - aus
Ihrer Sicht - am neuen geplanten internationalen Beschleunigerzentrum
FAIR für die Physik?
Für mich als Laser- und Atomphysiker ist besonders die
im Projekt FLAIR (Facility for Low-Energy Antiproton and
Ion Research) angestrebte Erzeugung langsamer Antiprotonen
von Interesse. Mit spektroskopischen Präzisionsmessungen
am Antiwasserstoff kann man nach denkbaren winzigen
Unterschieden zwischen Materie und Antimaterie suchen,
wie Professor Jochen Walz von der Universität Mainz und wir
das gegenwärtig im Rahmen der ATRAP-Kollaboration am
CERN versuchen.
Das Interview führte Sebastian Hess.
Seite 11

target PARTNER
Erfolgreicher Start für Graduiertenschule HGS-HIRe
Die Helmholtz Graduate School for Hadron
and Ion Research (HGS-HIRe) ist
erfolgreich gestartet. HGS-HIRe ist ein
zentrales Instrument zur Vergabe und
Betreuung von Promotionsarbeiten am
GSI und an den beteiligen Universitäten.
Seit Januar wurden bereits 97 Teilnehmer
aufgenommen, davon 35 aus dem
Ausland. Über 150 Doktoranden haben
sich bereits beworben.
Nach der Bewilligung im Oktober 2008
haben die Partner zunächst in einer
100 Teraflops in Frankfurt
100 Teraflops pro Sekunde, also hundert
mal eine Billionen Rechenoperationen,
beträgt die Leistung des neuen
Hochleistungscomputers „Scout“, der
Ende Januar an der Universität Frankfurt
in Betrieb genommen wurde. Mit einem
Preis von 270.000 Euro war „Scout“,
gemessen an seiner Leistungsfähigkeit
etwa zehn- bis zwanzigmal günstiger
als ein normaler PC.
In den nächsten zehn Jahren werden
zahlreiche Forscher, die hohe Rechenleistungen
benötigen, von dem Supercomputer
profitieren, zum Beispiel in
der Schwerionenforschung, der Meterologie
und der Hirnforschung. Der Architekt
dieses neuartigen Rechners ist
Professor Volker Lindenstruth, der als
Fellow am Frankfurt Institute for Advanced
Studies (FIAS) tätig war.
Seite 612
Die Studenten in
der HGS-HIRe erlernen
in speziellen
Workshops die
nichtwissenschaftlichen
Fähigkeiten
für eine erfolgreicheForschungsarbeit.
ersten Startphase die Maßnahmen
und den Umfang des Programms abgestimmt
und eine Geschäftsstelle und
eine Geschäftsordnung etabliert. HGS-
HIRe hat die gesamte Koordination der
Doktorandenfinanzierung über die Stipendienprogramme
der teilnehmenden
Partner übernommen. Einheitliche und
transparente Aufnahme- und Vergabebedingungen
für die Stipendien sowie
ein umfangreiches Informations- und
Betreuungssystem für die Teilnehmer
wurden geschaffen.
Im April 2008 wurde am GSI das ExtreMe
Matter Institute EMMI im Rahmen der
Helmholtz-Allianz „Kosmische Materie im
Labor“ gegründet, die von der Helmholtz-
Gemeinschaft mit 18,75 Millionen Euro
über sechs Jahre unterstützt wird. Ziel von
EMMI ist die Erforschung von Materie bei
extrem hohen oder niedrigen Temperaturen
und bei sehr hoher Dichte.
An EMMI sind neben GSI folgende Partnerinstitute
beteiligt: FZ Jülich, die Universitäten
Darmstadt, Frankfurt, Heidelberg,
Münster, Paris VI und Tokio/RIKEN
(Japan), das FIAS in Frankfurt, das MPI
für Kernphysik in Heidelberg, das LBNL
in Berkeley (USA) und das Joint Institute
for Nuclear Astrophysics JINA (USA),
sowie als assoziierte Partner weitere 29
führende Wissenschaftler, darunter zwei
Nobelpreisträger.
In der nun folgenden zweiten Phase
wird das Veranstaltungsprogramm der
Graduiertenschule ausgebaut. Erste
wissenschaftliche Blockveranstaltungen
wurden bereits durchgeführt, weitere
Vorlesungsreihen und -blöcke sind für
den Sommer geplant. In Kooperation
mit dem Imperial College in London
erhalten die Studenten außerdem die
Möglichkeit, ihre Schlüsselkompetenzen
weiterzubilden.
Die Graduiertenschule HGS-HIRe wird
gemeinsam von der Technischen Universität
Darmstadt, der Justus-Liebig-Universität
Gießen, der Goethe-Universität
Frankfurt, der Johannes Gutenberg-
Universität Mainz, der Ruprecht-Karls-
Universität Heidelberg, dem Frankfurt
Institute for Advanced Studies (FIAS)
und dem GSI Helmholtzzentrum betrieben.
Als wissenschaftliche Partner sind
außerdem das Helmholtz International
Center for FAIR, das ExtreMe Matter
Institute EMMI sowie drei Graduiertenkollegs
beteiligt. Die Helmholtz-Gemeinschaft
fördert HGS-HIRe mit 3,6
Millionen Euro in den nächsten sechs
Jahren.
Kontakt: www.hgs-hire.de
Das ExtreMe Matter Institute EMMI bei GSI
Inzwischen ist das Management von
EMMI vollständig besetzt, und zwei von
vier Nachwuchsgruppenleitern (EMMI-
Fellows) haben ihre Arbeit aufgenommen.
An den Partner-Universitäten
stehen Berufungsverfahren von fünf
EMMI-Professuren vor dem Abschluss.
Eine Juniorprofessur ist bereits besetzt.
Ein Schwerpunkt der Arbeit von EMMI
ist die Veranstaltung von Workshops,
die weltweit führende Experten zusammenbringen,
um neue interdisziplinäre
Forschungsansätze zu entwickeln. Um
optimale Bedingungen für EMMI zu
schaffen, wird ein neues Forschungsgebäude
bei GSI errichtet. Es ist vorgesehen,
das ExtreMe Matter Institute
nach Ablauf der Förderung durch die
Helmholtz-Gemeinschaft bei GSI fortzuführen.

target HELMHOLTZ CORNER
Neuland in der deutschen Forschungslandschaft:
Gründung von Helmholtz-Instituten in Mainz und Jena
In Mainz und Jena sind die ersten beiden
Helmholtz-Institute gegründet
worden – institutionelle Kooperationen
zwischen GSI, Universitäten und weiteren
Partnern. „Mit der Gründung von
Helmholtz-Instituten wird Neuland in
der Deutschen Forschungslandschaft
beschritten: Erstmals gründen ein
Helmholtz-Zentrum und eine Universität
ein gemeinsames Institut. Damit
werden die Forschungskapazitäten beider
Partner gebündelt und die Chancen
des wissenschaftlichen Nachwuchses
auf eine herausragende Ausbildung
dauerhaft gesteigert – eine klare ‚winwin-Situation‘
für alle“, erklärt der Parlamentarische
Staatssekretär im BMBF,
Andreas Storm. Mit der Gründung von
Helmholtz-Instituten, die vom Deutschen
Bundestag angeregt wurde,
möchte die Helmholtz-Gemeinschaft
ihre Präsenz auf alle Bundesländer ausdehnen.
Der Etat eines Helmholtz-Instituts
beträgt rund 5,5 Millionen Euro. Er
wird zu 90 Prozent vom Bund und zu 10
Prozent vom Sitzland aufgebracht.
Das Helmholtz-Institut Mainz wurde
im Beisein der Wissenschaftsministerin
von Rheinland-Pfalz, Doris Ahnen, und
dem Staatssekretär im BMBF, Andreas
Storm, gegründet. Es baut auf einer
bereits bestehenden Zusammenarbeit
zwischen der Universität Mainz und GSI
auf. Ein Ziel ist die Untersuchung neuer
superschwerer chemischer Elemente,
die in der Natur nicht vorkommen. Weitere
Schwerpunkte sind die Erforschung
der Reaktionen von Antimaterie und
die Erzeugung von Atomen aus Antimaterie
an der zukünftigen Beschleunigeranlage
FAIR. Auch die Entwicklung
neuer Beschleunigertechniken ist Teil
des Forschungsvorhabens.
Im Beisein des Kultusministers von
Thüringen, Bernward Müller, und des
Staatssekretärs im BMBF, Thomas Rachel,
wurde das Helmholtz-Institut
Jena gegründet. Es ist eine Kooperation
zwischen der Universität Jena, GSI und
DESY. Ziel ist die Entwicklung und der
Betrieb von Hochleistungs-Lasern und
Beschleunigern zur Erforschung von
Materie unter extremen Druck- und
Temperaturverhältnissen sowie die Untersuchung
von extrem starken elektromagnetischen
Feldern.
Erster Jahrgang schließt Helmholtz-Akademie ab
30 Nachwuchsführungskräfte aus Wissenschaft,
Infrastruktur und Administration
der Helmholtz-Zentren haben im
Juni als erster Jahrgang die Helmholtz-
Akademie für Führungskräfte beendet.
Die ersten Absolventen lernten
GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung
berufsbegleitend
anderthalb Jahre
lang grundlegende
Werkzeuge und
Methoden des Managementskennen.
Dabei wurden
sie von erfahrenen
Mentoren aus Wissenschaft
und Wirtschaft
begleitet.
Im ersten Jahrgang
qualifi zierten sich
Annelie Lambert, Ass. jur., Prokuristin
und Leiterin des Bereichs Personal
und Recht, sowie Professor Christoph
Scheidenberger, Leiter des Forschungsbereichs
Kernstruktur, vom GSI
Helmholtz zentrum.
Ausgabe Nr. 2
Forschungszentrum DESY
unter neuer Führung
Am 1. März 2009
übernahm Professor
Helmut Dosch den
Vorsitz des DESY-
Direktoriums und
löste damit seinen
Vorgänger Professor
Albrecht Wagner ab,
der das DESY seit 1999 geleitet hatte.
Dosch wurde promoviert und habilitierte
sich an der Universität München. Er
war unter anderem am Institut Laue-
Langevin (Grenoble), an der Cornell
Universität (New York) sowie an den
Universitäten Mainz und Wuppertal tätig.
Vor dem Amtsantritt bei DESY war
Dosch Direktor des Max-Planck-Instituts
für Metallforschung in Stuttgart.
„In Führung gehen“ mit
dem Helmholtz-Mentoring
Das Helmholtz-Mentoring-Programm
„In Führung gehen“ für weibliche Führungskräfte
geht in eine neue Runde.
Das Programm ist Teil des Strategieprogramms
der Helmholtz-Gemeinschaft
mit dem Ziel, junge, karriereorientierte
Frauen aus Wissenschaft und Verwaltung
auf anspruchsvolle Berufspositionen
vorzubereiten. Die beiden GSI-
Bewerberinnen haben jeweils einen der
32 begehrten Plätze erhalten. Das Programm
wird mittlerweile zum fünften
Mal durchgeführt.
Forschungspreis für
Roberto Bassi
Professor Roberto Bassi von der Universität
Verona erhielt am 27. März 2009 in
Bam berg offi ziell den Helmholtz-Humboldt-Preis.
Zu dem Preis gehört ein
Forschungsaufenthalt am Forschungszentrum
Jülich. Der Professor für Pfl anzenphysiologie
und Biochemie erhält
den mit 60.000 Euro dotierten Preis für
seine Forschungen, die wesentlich zu einer
bio-basierten Energiewirtschaft beitragen
können.
Seite 13

target
Targetlabor-Mitarbeiterin Jutta Steiner beim
Abfl uten dünner Goldfolien im Wasserbad.
HAUCHDÜNNE FOLIEN
Das Targetlabor
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GSI STELLT SICH VOR
Targets – das sind die Zielscheiben für
Experimente am GSI-Teilchenbeschleuniger.
Die Forscher untersuchen die Aufprallreaktionen,
die durch Beschuss von
beschleunigten Ionen auf die Targets
entstehen. Die Herstellung der Targets
aus verschiedenen Materialien in unterschiedlichen
Größen, Dicken und Reinheitsgraden
ist Aufgabe des Targetlabors
des GSI Helmholtz zentrums. Die Spezialität
des Targetlabors ist es, extrem dünne
Targetfolien herzustellen, denn in der
Regel gilt: Je dünner das Target, desto
genauer das Experiment. Dabei sind Foliendicken
bis hin zu wenigen Milliards-
Die hauchdünne Targetfolie aus Kohlenstoff
im Halterahmen ist gerade mal 70 Nanometer
dick. Sogar die Schrift auf dem Papier scheint
hindurch.
teln eines Millimeters möglich. Bakterien
sind im Vergleich dazu hundertmal so
dick.
Typische Werkzeuge zur Herstellung der
hauchdünnen Folien sind Aufdampfanlagen,
die thermisch oder unter Zuhilfenahme
von Elektronenstrahlen dünnste
Schichten eines chemischen Elements
auf Trägermaterialien aufdampfen können.
Je nach Material und Dicke kann
die dabei entstehende Folie wieder vom
Träger abgelöst werden, oder sie verbleibt
auf einem für das Experiment geeigneten
Substrat.

Es muss vor allem exakt und sauber gearbeitet
werden, um beim Einsatz hochreiner
Materialien keine zusätzlichen
Verunreinigungen in den Prozess zu
bringen. So gibt es für jedes chemische
Element, das zu einem Target verarbeitet
wird, spezifi sche Einbauten und Werkzeuge,
die keinesfalls miteinander vertauscht
werden dürfen. Dünnste Folien
erfordern sorgfältiges Arbeiten und eine
akribische Dokumentation. Dies sichert
die Wiederholbarkeit der Herstellung
über Jahre, wenn nicht Jahrzehnte hinweg
und gewährleistet, dass auch noch
viele Jahre nach dem Experiment bei
der Auswertung auf Herstellungsdaten
zurückgegriffen werden kann. „Targetmenschen
sollten ein wenig pedantisch
sein“, betont die Leiterin des Targetlabors
Dr. Bettina Lommel.
Dr. Bettina Lommel, die Leiterin des GSI-Targetlabors,
holt ein goldbeschichtetes Glassubstrat
aus der Kammer der Aufdampfanlage.
Impressum
Herausgeber und Copyright:
GSI Helmholtzzentrum für
Schwerionenforschung GmbH
Planckstraße 1, 64291 Darmstadt
E-Mail: target@gsi.de
Erscheinungsdatum: Juli 2009
Redaktion: Sebastian Hess, Jutta Leroudier, Ingo Peter
(verantwortlich), Carola Pomplun
Weiter wirkten an dieser Ausgabe mit: Ingo Augustin,
Fritz Bosch, Michael Bousonville, Henner Büsching, Carlo
GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung
Die Physikerin ist seit 1996 bei GSI und
fühlt sich in der konstruktiven Atmosphäre
bei der Zusammenarbeit mit
den Forschungsabteilungen sehr wohl.
Im Targetlabor arbeiten zwei Physikerinnen,
eine Umwelttechnikerin, eine
Maschinenbautechnikerin und ein Chemielaborant.
Sie verstehen sich vor allem
als Spezialisten, die die Experimente
mit den benötigten Targets beliefern.
Zusätzlich treten die Mitglieder des Targetlabors
aufgrund ihrer Expertise auch
in beratender Funktion auf, wenn es
zum Beispiel um Materialprobleme und
-veränderungen oder die Beschaffung
von ungewöhnlichen Materialien geht.
Auch die Beschichtung von Prototypen,
wie sie zum Beispiel bei FAIR eingesetzt
werden sollen (siehe „Targets bei GSI“),
gehört zu ihrem Aufgabengebiet.
Ewerz, Theodor Hänsch, Frank Herfurth, Sigurd Hofmann,
Burkhard Jakob, Yuri Litvinov, Bettina Lommel, Chiara
Nociforo, Sylvia Ritter, Jutta Steiner, Thomas Stöhlker,
Christina Trautmann, Horst Wenninger, Christina Will
Layout: Bauer und Guse GmbH; Jutta Leroudier, Carola
Pomplun
Fotos: S. 2,3 o., 4 u., 5 o. r., 6, 9, 11, 14, 15, 16 - G. Otto;
S. 3 u., 8, 10 - A. Zschau; S. 4 o. - C. Völker; S. 5 o.l. - Hessische
Staatskanzlei; S. 5 u. - S. Hess; S. 12 - H. Büsching,
HGS-HIRe; S. 13 o. - R. Nehmzow, DESY; S 13 u. - Ausserhofer,
Helmholtz-Gemeinschaft
Targets bei GSI
Druck: D.O.G. GmbH, Darmstadt
Ausgabe Nr. 2
In den GSI-Beschleunigerexperimenten
ist eine Vielzahl von Targets im
Einsatz. In jeder Ausgabe des Magazins
möchten wir Ihnen ein Target
genauer vorstellen.
Super-FRS-Targetrad
Für den geplanten Super-Fragmentseparator
(Super-FRS) an FAIR wurde
ein Kohlenstoff-Produktionstarget
entwickelt. Durch direkten Beschuss
mit dem Ionenstrahl können zukünftig
intensive Strahlen exotischer Elemente
erzeugt werden, die in den
Ringen hinter dem Super-FRS gespeichert
und untersucht werden sollen.
Für den Fragmentseparator und die
Produktion exotischer Strahlen werden
unterschiedliche Targetdicken bis
zu mehreren Zentimetern benötigt.
Deshalb weist das Rad verschieden
dicke Abschnitte auf. Kohlenstoff
eignet sich unter Ausschluss von Sauerstoff
hervorragend, um die bei dem
Beschuss entstehenden hohen Temperaturen
auszuhalten.
Das etwa 40 cm große Super-FRS-
Target rad weist unterschiedliche Dicken
zur Produktion verschiedener exotischer
Elemente auf.
Sie möchten immer die aktuelle Ausgabe von target
erhalten? Melden Sie sich über unser Webformular an und
Sie erhalten Ihr Exemplar per E-Mail oder auf dem Postweg
zugeschickt: www.gsi.de/target
Wenn wir in unserem Magazin von Wissenschaftlern, Ingenieuren,
Technikern und anderen sprechen, meinen wir
damit selbstverständlich auch alle Wissenschaftlerinnen,
Ingenieurinnen und Technikerinnen.
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target KÖPFE Ausgabe Nr. 2
PERSONALIA
Juniorprofessur für Wilfried Nörtershäuser
Dr. Wilfried Nörtershäuser ist seit
dem 30. April 2009 Juniorprofessor
im Fachbereich Chemie der
Universität Mainz. Nörtershäuser
studierte Physik in Mainz und arbeitete
unter anderem am Pacifi c
Northwest National Laboratory,
USA, sowie an der Eberhard-Karls
Universität in Tübingen. Seit 2005 leitet er die
Helmholtz-Hochschul-Nachwuchsgruppe Laser-
SpHERe am Institut für Kernchemie der Universität
Mainz und der Atomphysik-Gruppe des GSI
Helmholtzzentrums. Zu seinen Aufgabengebieten
gehören insbesondere laserspektroskopische
Untersuchungen an exotischen Atomen und
hochgeladenen Ionen am Experimentierspeicherring
ESR des GSI.
Paul Neumayer und Alexandre
Gumberidze leiten die Plasma- und
Atomphysik-Nachwuchsgruppen des
ExtreMe Matter Institutes (EMMI)
Dr. Paul Neumayer ist seit April
Leiter der Plasmaphysik-Nachwuchsgruppe
des ExtreMe Matter
Institutes. Er wurde im Jahr
2003 mit einer GSI-Arbeit an der
TU Darmstadt promoviert und
forschte bis zu seiner Rückkehr am
Lawrence Livermore National Laboratory,
USA, an der Charakterisierung dichter
Plasmen.
Dr. Alexandre Gumberidze trat
die Leitung der EMMI-Nachwuchsgruppe
Atomphysik an. Er
fertigte seine Doktorarbeit auf
dem Gebiet der „QED in Starken
Coulombfeldern“ am GSI
an und wurde im Jahr 2003 an
der Universität Frankfurt promoviert.
Anschließend war er als Postdoc am
IMP Lanzhou, China, und an der Universität
Pierre et Marie Curie in Paris tätig.
GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung
Humboldt-Forschungspreis für
Friedrich Thielemann
Professor Friedrich-
Karl Thielemann von
der Universität Basel ist
mit einem Forschungspreis
der Alexander von
Humboldt-Stiftung ausgezeichnet
worden. Das
Preisgeld von 60.000
Euro wird Thielemann
für einen sechsmonatigen Forschungsaufenthalt
am GSI Helmholtzzentrum verwenden.
Bereits seit April 2009 ist Thielemann als Gastwissenschaftler
für HICforFAIR am GSI Helmholtzzentrum
tätig. Der Humboldt-Forschungsaufenthalt
wird sich daran anschließen.
Thielemanns Forschungsgebiete sind die nukleare
Astrophysik, die Nukleosynthese in Sternen und
Sternexplosionen und damit die Geschichte der
Elemententstehung in Galaxien. Während seines
Aufenthalts in der GSI-Theoriegruppe will er unter
anderem den Neutroneneinfang bei der Bildung
schwerer (und schwerster) Elemente weiter erforschen.
GENCO-Preis für Elena Litvinova und
Adam Klimkiewicz
Den diesjährigen Preis
der GSI Exotic Nuclei
Community (GENCO)
für Nachwuchswissenschaftler
erhielten
Dr. Elena Litvinova und
Dr. Adam Klimkiewicz
in einer internationalen
Festveranstaltung
im Rahmen der NUSTAR-Konferenz am 26. März
2009. Sie teilten sich das Preisgeld von 500 Euro.
Die Preisträger haben bedeutende Beiträge zur
Erforschung der Anregung von sehr neutronenreichen,
kurzlebigen Kernen geleistet. Dr. Litvinova
(Obninsk, Russland) hat erfolgreich theoretisch auf
diesem Gebiet geforscht, während Dr. Klimkiewicz
(Krakau, Polen) neuartige Experimente mit kurzlebigen
Zinn-Isotopen durchgeführt hat. Beide
Preisträger haben ihr Forschungsgebiet in kurzen
Vorträgen der internationalen Zuhörerschaft dargestellt.
Diese Auszeichnungen symbolisieren, wie
Theorie und Experiment zusammen zum besseren
Verständnis unserer Materie führen.
Helmholtz-Professur für
Sigurd Hofmann
In einer Festveranstaltung
im März 2009
wurde Professor Sigurd
Hofmann die Helmholtz-Professurverliehen.
Die Kaufmännische
Geschäftsführerin des
GSI Christiane Neumann
überreichte Hofmann die Ernennungsurkunde.
Die dreijährige Helmholtz-Professur ermöglicht
es Professor Hofmann, auch nach der Pensionierung
seine herausragende Forschung auf dem Gebiet
der superschweren Kerne fortzusetzen.
Horst Stöcker wird Mitglied in der
Deutschen Akademie der Technikwissenschaften
Die Deutsche Akademie
der Technikwissenschaften
acatech hat Professor
Horst Stöcker als
Mitglied aufgenommen.
Den Beschluss teilte die
acatech im April 2009
mit. Die offi zielle Übergabe
der Mitgliedsurkunde wird auf der nächsten
Mitgliederversammlung im Oktober 2009 stattfi
n d e n .
Die Mitglieder von acatech werden aufgrund ihrer
herausragenden wissenschaftlichen Leistungen
und ihrer hohen Reputation in die Akademie aufgenommen.
Die Akademie berät Politik und Gesellschaft
in technikbezogenen Zukunftsfragen.
Ausgewählte GSI-Publikationen:
• Schottky Mass Measurement of the 208Hg Isotope: Implication for the Proton-Neutron
Interaction Strength around Doubly Magic
208Pb; L. Chen et al.; PRL 102, 122503
(2009)
• One-Neutron Removal Measurement Re-
veals 24 O as a New Doubly Magic Nucleus;
R. Kanungo et al., PRL 102, 152501 (2009)
• Discovery of 229 Rn and the Structure of the
Heaviest Rn and Ra Isotopes from Penning-
Trap Mass Measurements; D. Neidherr et
al.; PRL 102, 112501 (2009)