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May 5, 2008

Wikipedia: Deutsches Elektronen-Synchrotron

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Logo von DESY
Monochromator für Synchrotronstrahlung (Vordergrund) und Blasenkammer (Hintergrund) vom Teilchenbeschleuniger DESY

Monochromator für Synchrotronstrahlung (Vordergrund) und Blasenkammer (Hintergrund) vom Teilchenbeschleuniger DESY

Teilchenquelle

Teilchenquelle

Das Deutsche Elektronen-Synchrotron DESY in der Helmholtz-Gemeinschaft ist ein Forschungszentrum für naturwissenschaftliche Grundlagenforschung mit Sitz in Hamburg und Zeuthen.

DESY hat drei Forschungsschwerpunkte:

  • Entwicklung, Bau und Betrieb von Teilchenbeschleunigern
  • Teilchenphysik
  • Forschung mit Photonen

Das Forschungszentrum DESY ist eine Stiftung bürgerlichen Rechts und wird aus öffentlichen Mitteln finanziert. Gegründet wurde die Stiftung „Deutsches Elektronen-Synchrotron DESY“ am 18. Dezember 1959 in Hamburg durch einen Staatsvertrag, den der damalige Bundesminister für Atomkernenergie und Wasserwirtschaft Siegfried Balke und der Hamburger Bürgermeister Max Brauer unterzeichneten. Die Stiftung DESY ist Mitglied der Helmholtz-Gemeinschaft.

Inhaltsverzeichnis

Bearbeiten Aufgaben

Die Aufgabe von DESY ist die naturwissenschaftliche Grundlagenforschung. Dabei setzt das Forschungszentrum auf drei Schwerpunkte:

  • Entwicklung, Bau und Betrieb von Teilchenbeschleunigern
  • Untersuchung der fundamentalen Eigenschaften von Materie und Kräften im Rahmen der Teilchenphysik bzw. Hochenergiephysik.
  • Forschung mit Photonen, d. h. Synchrotronstrahlung und Freie-Elektronen-Laser in u. a. Physik, Chemie, Biologie, Geologie und Medizin.

DESY stellt der Wissenschaft große Beschleunigeranlagen zu Verfügung, die national und international von verschiedenen Instituten und Universitäten genutzt werden. Insbesondere im Bereich der Forschung mit Photonen wird das breite interdisziplinäre Forschungsspektrum von DESY deutlich.

FLASH: Teilchenpakete werden im Bunch-Kompressor verdichtet

FLASH: Teilchenpakete werden im Bunch-Kompressor verdichtet

Bearbeiten Standorte

DESY verfügt über zwei Standorte. Der größere Standort liegt in Hamburg-Bahrenfeld in der Nähe des Altonaer Volksparks. Am 1. Januar 1992 wurde DESY um einen zweiten Standort in Zeuthen, südöstlich von Berlin, erweitert. Vormals befand sich dort das Institut für Hochenergiephysik (IfH), das Labor für Hochenergiephysik der damaligen DDR.

Bearbeiten Etat und Finanzierung

Das Forschungszentrum hat einen Jahresetat von etwa 160 Mio. €. Davon entfallen ca. 145 Mio. € auf den Standort Hamburg, die übrigen ca. 15 Mio. € auf den Standort Zeuthen. Die Finanzierung übernimmt zu 90 % das Bundesministerium für Bildung und Forschung und zu 10 % die Stadt Hamburg bzw. das Land Brandenburg.

FLASH: Übergang vom ersten Tunnelabschnitt (rechteckig) in den zweiten Tunnelabschnitt (rund), der ein origalgetreuer Nachbau eines unterirdischen Beschleunigers ist.

FLASH: Übergang vom ersten Tunnelabschnitt (rechteckig) in den zweiten Tunnelabschnitt (rund), der ein origalgetreuer Nachbau eines unterirdischen Beschleunigers ist.

Bearbeiten Mitarbeiter und Ausbildung

Insgesamt beschäftigt DESY ungefähr 1.600 Mitarbeiter. Etwa 1.400 Mitarbeiter sind am Hamburger Standort angestellt und etwa 200 am Standort Zeuthen. In diese Zahlen eingerechnet sind über 100 Auszubildende in gewerblich-technischen Berufen sowie über 100 Diplomanden, mehr als 350 Doktoranden und ca. 300 Nachwuchswissenschaftler, die von DESY betreut werden.

Bearbeiten Internationale Zusammenarbeit

DESY ist fest in die nationale und internationale Forschungslandschaft eingebunden. Alle Forschungsprojekte zeigen einen hohen Grad an Internationalität. Über 2.700 Wissenschaftler aus über 30 Nationen nutzen die DESY-Anlagen.

Bearbeiten „HERA-Modell“

Der Bau des Teilchenbeschleunigers HERA ist ein beeindruckendes Beispiel für die internationale Zusammenarbeit am DESY. HERA war das erste international finanzierte Großprojekt in der Teilchenforschung. Zuvor wurde der Bau von Beschleunigern stets zu 100 % von den Gastgeberstaaten finanziert, in denen sich die Anlagen befanden. Die durchführenden nationalen und ausländischen Institute beteiligten sich lediglich an den von ihnen genutzten Experimenten. Der Wunsch nach der Beschleunigeranlage HERA war jedoch so groß, dass sich viele internationale Einrichtungen bereiterklärten, auch zum Bau des Teilchenbeschleunigers wesentlich beizutragen. Insgesamt beteiligten sich zwölf Länder mit mehr als 45 Instituten am Bau der Anlage (ca. 22 % der HERA-Baukosten von ca. 700 Mio. € wurden von ausländischen Einrichtungen übernommen).

Nach dem Vorbild von HERA wurden in den folgenden Jahren viele wissenschaftliche Großprojekte gemeinschaftlich durch mehrere Staaten getragen. Inzwischen hat sich das Modell etabliert und die internationale Kooperation schon beim Bau der Anlagen ist heutzutage weit verbreitet.

Bearbeiten Teilchenbeschleuniger und Anlagen

Die Beschleuniger von DESY entstanden nacheinander mit der Forderung der Teilchenphysiker nach immer höheren Teilchenenergien zur verbesserten Untersuchung der Teilchenstrukturen. Durch die Errichtung neuerer Beschleuniger wurden die älteren Beschleuniger zu Vorbeschleunigern und zu dedizierten Strahlungsquellen für Synchrotronstrahlung umgebaut. Dedizierte Quellen sind Beschleunigeranlagen, die ausschließlich für die Erzeugung von Synchrotronstrahlung optimiert und genutzt werden.

Die Entwicklung der verschiedenen Anlagen wird im folgenden chronologisch behandelt:

FLASH: Weiche zwischen zwei möglichen Teilchenflugbahnen; unten fliegen die Teilchen später durch Undulatoren, oben umgehen die Teilchen die empfindlichen Undulatoren

FLASH: Weiche zwischen zwei möglichen Teilchenflugbahnen; unten fliegen die Teilchen später durch Undulatoren, oben umgehen die Teilchen die empfindlichen Undulatoren

Bearbeiten DESY

Der Bau des ersten Teilchenbeschleunigers DESY (Deutsches ElektronenSynchrotron), der dem Forschungszentrum seinen Namen gab, begann im Jahr 1960. Der Ringbeschleuniger war zu dieser Zeit die weltweit größte Anlage ihrer Art und konnte Elektronen auf 7,4 GeV beschleunigen. Am 1. Januar 1964 wurden erstmals Elektronen im Synchrotron beschleunigt und die Forschungsarbeit an Elementarteilchen aufgenommen. Zwischen 1965 bis 1976 diente die Anlage der Teilchenphysik-Forschung.

Internationale Aufmerksamkeit erregte DESY zum ersten Mal 1966 mit seinem Beitrag zur Prüfung der Quantenelektrodynamik. Die Ergebnisse bestätigten diese Theorie. Im folgenden Jahrzehnt etablierte sich DESY als Kompetenzzentrum für Entwicklung und Betrieb von Teilchenbeschleunigeranlagen.

Die Forschung mit Photonen begann am Forschungszentrum bereits 1964, als die beim Beschleunigen von Elektronen im DESY-Beschleuniger als Nebeneffekt auftretende Synchrotronstrahlung für Messungen genutzt wurde.

Das Elektronen-Synchrotron DESY II und das Protonen-Synchrotron DESY III wurden 1987 bzw. 1988 als Vorbeschleuniger für HERA in Betrieb genommen.

FLASH: Sechs Undulatoren (gelb) zwingen die Teilchen auf Schlangenlinien; durch die Kurven erzeugen die Teichen laserartige Strahlung Röntgenstrahlung.

FLASH: Sechs Undulatoren (gelb) zwingen die Teilchen auf Schlangenlinien; durch die Kurven erzeugen die Teichen laserartige Strahlung Röntgenstrahlung.

Bearbeiten DORIS

DORIS (Doppel-Ring-Speicher), gebaut von 1969 bis 1974, war der zweite Ringbeschleuniger und der erste Speicherring des DESY. Der Umfang von DORIS beträgt knapp 300 Meter. Ursprünglich als Elektron-Positron-Speicherring entwickelt, konnten in DORIS erstmals Kollisionsexperimente zwischen Elektronen und ihren Antiteilchen bei Energien von 3,5 GeV pro Strahl durchgeführt werden. 1978 wurde die Energie der Strahlen auf 5 GeV angehoben. DORIS wurde bis 1992 für Teilchenphysik-Forschung genutzt.

Durch den Beweis der „angeregten Charmonium-Zustände“ leistete DORIS 1975 einen wichtigen Beitrag für den Nachweis schwerer Quarks. 1987 wurde im ARGUS-Detektor des DORIS-Speicherrings zum ersten Mal die Uten Mal die Uten Mal die Uund codell etabnphys4 alt=4wikipedia2am ARGUS-Detekt(rund), der ein kt(rund)-am ARGUr zuobaorte"dortr/p> ahlung und strahlunSyncheiterkläzw. ring es DORshlieeic DOng undottom-eeic DOndiv> ehnt und987 w://ahrotroi 2.70 ch imia2eeic u alt=Dekbei. Urs >