Laser-Plasma-Beschleunigung

DESY leistet immer wieder Pionierarbeit bei den Beschleunigertechnologien. 1964 eröffnete DESY den ersten Ringbeschleuniger Deutschlands. Seitdem wurden bei DESY die Großbeschleuniger HEREA, DORIS, PETRA, FLASH und 2016 der European XFEL gebaut. Jetzt steht eine weitere wegbereitende Leistung an: Zum ersten Mal weltweit soll eine Laser-Plasma-Beschleunigung (LPA) zur Injektion von Elektronen in den PETRA IV-Speicherring eingesetzt werden.

Rosa Elektronenwolken kleben in runden Bündeln zusammen — Bei der Laser-Plasma-Beschleunigung treibt ein intensiver Laserpuls (rot) in einem ionisierten Gas eine aus Elektronen (weiß) bestehende blasenförmige Plasmawelle an. Ein Elektronenpaket (Mitte), das auf dieser Welle ähnlich wie ein Surfer reitet, wird so über kürzeste Distanzen zu hohen Energien beschleunigt. Dadurch können Plasmabeschleuniger rund tausendmal kleiner sein als konventionelle Anlagen. © DESY, Science Communication Lab

Die neue Technologie hat Potenzial für nachhaltigere Forschungslösungen, da sie weniger Ressourcen beansprucht: LPA benötigen weniger Platz und weniger Infrastruktur als herkömmliche Beschleuniger. Auch der Strombedarf soll deutlich geringer werden, was langfristig die Kosten senkt und zu einem nachhaltigeren Betrieb beiträgt.

LPA könnte nicht nur die Forschungslandschaft verändern, sondern vielfältige Vorteile mit sich bringen. Mit der Weiterentwicklung von LPA könnte Deutschland eine führende Rolle im Bereich der Teilchenbeschleuniger einnehmen und seine Position als innovativer Forschungsstandort stärken. Die kompaktere Beschleunigertechnologie könnte fortschrittliche Anwendungen in der Medizintechnik ermöglichen, wie etwa neue Formen der Krebsbehandlung durch Präzisionsstrahlentherapie. Auch die Materialprüfung und Nanotechnologie könnten profitieren.

Detaillierte Animation, die Laser und Plasmawelle zeigt.

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