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Impressum Erarbeitet vom sechsten Komitee Forschung mit Neutronen Mitglieder: Prof. Dr. Thomas Brückel (FZJ, Vorsitzender) Dr. Hans Anton Graf (HMI, Ressort Infrastruktur und Instrumentierung) Prof. Dr. Gernot Heger (RWTH Aachen) Prof. Dr. Michael Loewenhaupt (TU Dresden) Prof. Dr. Martin Müller (Universität Kiel, Ressort Nutzer- und Nachwuchsförderung) Prof. Dr. Winfried Petry (TU München, FRM-II) Prof. Dr. Werner Press (ILL) Prof. Dr. Walter Reimers (TU Berlin) Prof. Dr. Michael Ruck (TU Dresden) Prof. Dr. Helmut Schober (ILL, stellvertretender Vorsitzender) Prof. Dr. Andreas Schreyer (GKSS) PD Dr. Regine Willumeit (GKSS, Ressort Öffentlichkeitsarbeit) Prof. Dr. Oliver Zimmer (TU München) Gäste: Dr. Klaus Feldmann (PTJ) Dr. Lucia Incoccia-Hermes (DESY-HS) RD Dr. Rainer Koepke (BMBF) Prof. Dr. Jürgen Richter (BMBF) Redaktion: Th. Brückel, H. Graf, K. Griewatsch, G. Heger, M. Loewenhaupt, H. Schober Layout: Dr. Karin Griewatsch Bezug: Prof. Dr. Thomas Brückel Forschungszentrum Jülich GmbH Institut für Festkörperforschung D-52425 Jülich Redaktionsschluss: 19.10.2005 Unter Mitwirkung von: H. Abele, D. Alber, D. Argyriou, J. Baumert, G. Bohrmann, H. Boysen, M. Braden, S.T. Bramwell, G. Büldt, M. Bull, N.A. Dencher, D. Dubbers, D. Dwyer, G. Eckold, G. Ehlers, H. Endo, R. Feyerherm, P. Fratzl, F. Frey, N. Froitzheim, H. Fueß, R. Gähler, S. Gardener, B. Gebauer, Th. Hauß, S. Hayden, H. Heumann, A. Hewat, A. Hiess, D. Hoffmann, A. Ioffe, K. Kakurai, N. Kardjilov, E. Kentzinger, B. Köppchen, M. Koza, W. Kuhs, H. Lauter, E. Lelièvre-Berna, H. von Löhneysen, A. Loidl, Th. Lonkai, H. Maletta, R. Manning, S. Mattauch, F. Mezei, R. Michaelsen, H.-J. Mikeska, I. Mirebeau, P. Müller-Buschbaum, E.G. Noya, C. Pappas, F. Parak, A. Paul, L. Pintschovius, P. Piwnicki, M. Prager, T. Rekveldt, D. Richter, M. Rössle, A. Schaumlöffel, T. Schneider, S. Schorr, B. Schröder-Smeibidl, W. Schweika, K. Siemensmeyer, P. Smeibidl, M. Steiner, M. Strobl, H. Stuhrmann, Y. Su, H. Tanaka, A. Tennant, P. Tindemans, W. Treimer, I. Ulrich, F. Vauquois, J. Vollbrandt, J. Walter, A. Wiedenmann, Th. Wilpert, A. Wischnewski, J. Wosnitza, H. Zabel, A. Zheludev Forschung mit Neutronen in Deutschland Status und Perspektiven
Vorbemerkung Das Komitee für die Forschung mit Neutronen, KFN, ist die demokratisch gewählte Vertretung einer engagierten und dynamischen Wissenschaftlergemeinschaft. Es hat bereits 1999 ein Strategiepapier verfasst [9] und damit eine Vorreiterrolle gespielt, der die anderen Komitees inzwischen gefolgt sind. In dem Papier von 1999 wurden die Perspektiven für die Entwicklung auf dem Gebiet der Forschung mit Neutronen für die nächsten 15 Jahre dargestellt, wie sie aus damaliger Sicht der Nutzergemeinde wünschenswert und erreichbar erschienen. Einige der damals gemachten Empfehlungen ließen sich im vorgegebenen politischen und gesellschaftlichen Rahmen nur mit einer zeitlichen Verzögerung, nicht oder noch nicht, realisieren. Das KFN bleibt jedoch seiner Grundüberzeugung treu, alles zu unternehmen, um die wissenschaftliche und technische Innovation voranzutreiben, die wesentlich für die Wettbewerbsfähigkeit und den hohen Lebensstandard in einem industrialisierten Land wie der Bundesrepublik Deutschland ist. Das KFN sucht daher kontinuierlich den Dialog mit den politischen Entscheidungsträgern und bietet seine Beratung in allen Fragen, die die Forschung mit Neutronen betreffen, an. Konsequenterweise wurde daher das Strategiepapier von 1999 im September 2003 durch eine „Roadmap für den zeitlich gestaffelten Betrieb der Neutronenquellen in Deutschland“ den aktuellen Entwicklungen angepasst. Empfehlungen dieser Roadmap wurden von Entscheidungsträgern aufgegriffen. Dieser Prozess hat zu einer Neuordnung der Neutronenlandschaft in Deutschland geführt. Parallel hat sich das KFN bemüht, eine Analyse der Entwicklung der Nutzerschaft vorzunehmen und die Bedeutung der Forschung mit Neutronen in den verschiedenen Wissenschaftsfeldern sowie die Rolle der zum Teil neuen Messmöglichkeiten an nationalen und internationalen Quellen zu gewichten. Die Forschung mit Neutronen ist in höchstem Maße großgerätespezifi sch. Die Entwicklung der Quellen erfordert extrem lange Vorlaufzeiten und weist eine hohe internationale Verzahnung auf. Daher ist zu diesem Zeitpunkt der Konsolidierung der Neutronenlandschaft in Deutschland eine Projektion in die Zukunft auf Basis der neuerhobenen Daten und unter Berücksichtigung der aktuellen Entwicklungen angezeigt. Das vorliegende Strategiepapier entstand unter Mitwirkung vieler Kollegen, die Forschung mit Neutronen betreiben. Basierend auf einer Analyse der aktuellen Situation werden Empfehlungen sowohl für die Entwicklung des Wissenschaftsgebiets als auch für die wünschenswerte Entwicklung auf dem Gebiet von Quellen und neuen Messmöglichkeiten gemacht. Es ist gedacht als Information für Kollegen auch in anderen Forschungsbereichen, die wissenschaftlich gebildete und interessierte Öffentlichkeit, und insbesondere für die politischen Entscheidungsträger, die die Voraussetzungen schaffen, um den hochkomplexen nichtlinearen Prozess der Innovation zu ermöglichen. Zur besseren Lesbarkeit wird nur die männliche Form von Personengruppen verwendet. Hierfür bitten wir die LeserInnen um Verständnis. Inhalt Perspektiven und Empfehlungen des KFN 6 KFN Recommendations 10 Wissenschaftliches Potential der Forschung mit Neutronen 12 Das freie Neutron - Ein Geschenk der Natur 14 Das Neutron und die Herausforderungen des 21. Jahrhunderts 18 Komplexität 20 Korrelationen 34 Eingeschränkte Dimensionalität 40 Teilchen- und Hadronenphysik mit langsamen Neutronen 46 Ausstrahlung der Forschung mit Neutronen in unser tägliches Leben 48 Kommunikation und Informationstechnologie 50 Mobilität 52 Energie und Umwelt 54 Gesundheit 56 Kulturelles Erbe 58 Stellung in der internationalen Forschungslandschaft 60 Nutzergemeinde, Zugang zu den Neutronenquellen und Forschungsförderung 64 Quellen für Neutronenstrahlung: Forschungsreaktoren 70 HMI 73 GKSS 74 FZJ 75 FRM-II 76 ILL 77 Der Weg in die Zukunft 78 Neue Instrumentierung und Methodik 79 Detektoren 79 Extreme Probenumgebung 80 Polarisationsanalyse 82 ”Larmor-Markierung” 83 Phasenraum: Volumen und Transformation 84 MW-Spallationsquellen 86 Anhang 90 Referenzen 90 Glossar 90 Ergebnisse der Nutzerumfrage 92 Bildnachweis 95
Seite 1: Forschung mit Neutronen in Deutschl
Seite 5 und 6: Roadmap Das Komitee für die Forsch
Seite 7 und 8: Wissenschaftliches Potential der Fo
Seite 9 und 10: Magnetisches Dipolmoment Das Neutro
Seite 11 und 12: Komplexität Die Strategie der Natu
Seite 13 und 14: Mögliche zukünftige Anwendungen:
Seite 15 und 16: Polymerdynamik in der Schmelze Im z
Seite 17 und 18: a b Neutronenforschung an komplexen
Seite 19 und 20: Cu-O-Ebenen zu verstehen, die wiede
Seite 21 und 22: Eingeschränkte Dimensionalität Di
Seite 23 und 24: Blick in das Innere von Nanoröhren
Seite 25 und 26: Ausstrahlung der Forschung mit Neut
Seite 27 und 28: Mobilität Personen- und Güterverk
Seite 29 und 30: Erfolgschancen der Neutronentherapi
Seite 31 und 32: Stellung in der internationalen For
Seite 33 und 34: Nutzergemeinde, Zugang zu den Neutr
Seite 35 und 36: • Proposals für Experimente in J
Seite 37 und 38: Andere europäische Zentren 358 Mit
Seite 39 und 40: FRM-II Der FRM-II hat ein einziges
Seite 41 und 42: Gößere Detektorfläche Mit großf
Seite 43 und 44: Phasenraum: Volumen und Transformat
Seite 45 und 46: SNS In den Vereinigten Staaten wird
Seite 47 und 48: Ergebnisse der Nutzerumfrage Um ein

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