Wenn ich in meinem Freundeskreis über Teilchenbeschleuniger spreche, dann denken immer alle direkt alle an den großen Ringbeschleuniger am Cern… und ja, auch ich habe Dan Brown gelesen. Aber abseits von der Physik der Elementarteilchen, die mit solchen Beschleunigern erforscht wird, gibt es auch noch viele andere Anwendungen wie Massenspektroskopie (C14-Bestimmung), Herstellung von Radioisotopen für die Medizin, Freie-Elektronen-Laser, Neutronenproduktion und viele andere.

Dafür gibt es dann auch wieder verschiedene Beschleuniger, je nachdem, was sie für einen Zweck verfolgen.

Ringbeschleuniger sind große Ringe, wo die Teilchen immer im Kreis beschleunigt werden. Sie haben den Vorteil, dass sie sehr hohe Energien erreichen können, aber dafür dürfen sie nur relativ kleine Ströme (eher wenige Teilchen) verarbeiten, da die geladenen Teilchen “in der Kurve” allerhand besondere Sachen machen.

Linearbeschleuniger sind lange Röhren, in denen die Teilchen einfach nur geradeaus beschleunigt werden. Bei ihnen ist es schwieriger (=teurer) hohe Energien zu erreichen, aber dafür kann man wesentlich größere Ströme (viele Teilchen) beschleunigen, da diese nicht um die Kurve müssen.

Die schlechtesten Eigenschaften beider Systeme vereint ein Zyklotron, wo ein Teilchen auf einer Spiralbahn eine endlich lange Strecke entlang beschleunigt wird. Sie stammen noch aus der Zeit vor supraleitenden Magneten und werden heutzutage hauptsächlich für den Einsatz in der Medizin gebaut.

Wie gesagt sind die Anwendungsgebiete sehr breit gefächert und gehen über diverse Grundlagenforschungen weit hinaus in die Materialwissenschaften und die Medizin. Mittlerweile wird die erreichbare Energie eigentlich nur noch durch das zur Verfügung stehende Platzangebot und die Kosten begrenzt. Wir dürfen uns in Zukunft noch auf viele neue Entdeckungen freuen, die durch Teilchenbeschleuniger erst möglich gemacht wurden.

Einen schönen Artikel gibt es z.B. auch von meinem Jülicher Kollegen in seinem Blog Knight Watch

Alle “Kurz notiert:” Artikel gibt es hier.

Kommentare (6)

  1. #1 Ludger
    15. Februar 2015

    In der alten Uniklinik in Aachen hatten die Strahlentherapeuten ein Betatron. Damit erzeugten sie ultraharte Roentgenstrahlen / Photonen mit der Grenzenergie von 42,6 MeV. Es war technisch schwierig, das Strahlenfeld homogen zu halten. Heute werden eigentlich überall Linearbeschleuniger benutzt, die eine deutlich geringere Grenzenergie von so um 5 MeV haben. Zur Homogenität der Felder weiß ich nichts. Die Einzeldosen sind mit etwa 1,8 Gy gleichgeblieben. Die Gesamtdosen sind aber bei der Mamma angestiegen und betragen heute gut 50 Gy plus Boost von ca. 10 Gy , also zusammen gut 60Gy . Der Grund für die effektivere Dosis dürfte in der Möglichkeit zur genaueren Simulation liegen, die heute auf CT-Messungen und Computerberechnung der Isodosen zurückgreifen kann. Dadurch können lebenswichtige Organe (Herz, Lunge) geschont werden.

  2. #2 Krypto
    15. Februar 2015

    @Tobias:
    Wobei neue Linearbeschleuniger mittels “Surfen” relativ zu ihrer Größe extreme Beschleunigungen erreichen.

  3. #3 Nail
    16. Februar 2015

    Die wichtigste Frage ist doch: In welchem Beschleuniger lässt sich am besten ein Würstchen grillen?

  4. #4 Tobias Cronert
    17. Februar 2015

    Ganz klar Linearbeschleuniger … aber ich bin halt voreingenommen.

    In einem Beam-dump wird der Strahl idr. “aufgefangen” und die Leistung wird abgeführt. Das können mehrere hundet bis tausend kW thermische Leistung sein … da wird die Wurst schnell fertig 😉

  5. #5 tripleArated
    19. Februar 2015

    hier mal ein ganz großes thumbs-up für dieses blog! das hat es in nur wenigen ausgaben in meine favorit reads geschafft und tummelt sich da mit fischblog und atrodicticum simplex.
    weiter so! mehr davon!
    danke!

    verzeiht mir mein denglisch, manches lässt sich für mich damit prägnanter ausdrücken. not even sorry.

  6. #6 Tobias Cronert
    19. Februar 2015

    vielen Dank für das tolle Kompliment