forschen 1/2009 - Forschungscluster «Nuclear and Radiation Science

Wissenschaftsmagazin der TU Darmstadt | Frühjahr 2009
reits mit den ersten Laserpulsen katapultierte sich
das GSI Lasersystem mit einer Leistung von rund
200 Billionen Watt an die Spitze der deutschen
Hochleistungslasersysteme in der Grundlagenforschung.
Die ersten Experimente mit diesem faszinierenden
Werkzeug standen dabei „im Lichte“
der Ionenbeschleunigung.
Wissenschaftler der TU Darmstadt, der GSI und des
JAEA in Japan bündelten dabei die gewaltige Laserleistung
des PHELIX auf einen Punkt, nur halb so
groß wie der Durchmesser eines menschlichen
Haars.
Bei den unglaublichen Intensitäten mit denen moderne
Kurzpulslaser arbeiten ist es schwer die
Temperatur der bestrahlten Materie zu bestimmen.
Welche Thermometer halten schon eine Temperatur
von 40 Milliarden Grad Celsius aus und lassen
sich noch ablesen? Auch hier nutzen die Forscher
der TU Darmstadt und der GSI die einmalige
Expertise des Standortes Darmstadt. Durch die
enge Verzahnung mit der Kernphysik konnten nukleare
Prozesse (Riesenresonanzen) zum Aufbau
eines nuklearen Thermometers erfolgreich getestet
werden, um so die Temperatur im Brennfleck
des Lasers zu bestimmen. Diese extreme Temperatur
führte dazu, dass in den Experimenten Protonen
auf einer Strecke von nur einem zehntel
Millimeter auf bis zu 30 Megaelektronenvolt Energie
(das entspricht einem Viertel der Lichtgeschwindigkeit)
beschleunigt werden konnten.
Das Ziel der aktuellen Experimente zur Teilchenbeschleunigung
war der Einfang und Transport dieser
Strahlen, um sie in Zukunft als neue Ionenquellen
oder Vorbeschleuniger nutzbar zu machen. Die
Teilchenstrahlen wurden mit einem sehr starken
magnetischen Feld (300 000-fach stärker als das
Erdmagnetfeld) einer gepulsten Hochfeldspule eingefangen
und zu einem parallelen Strahl gebündelt
(Abb. 4). Es gelang bei den weltweit ersten Experimenten
dieser Art, einen Großteil des so erzeugten
Protonenstrahls zu transportieren. Weitere
Versuche werden in diesem Jahr folgen.
Markus Roth ist seit 2003 Professor an der
TU Darmstadt. Sein Forschungsgebiet umfasst
die Erzeugung hoher Energiedichte in Materie
mit intensiven Laser- und Ionenstrahlen,
sowie die relativistische Plasmaphysik.