Die Beschleunigerphysik blickt nach Berlin

Spatenstich für die Beschleunigerhalle von bERLinPro

Spatenstich für die Beschleunigerhalle von bERLinPro (v.l.n.r.): Prof. Dr. Jens Knobloch, Thomas Frederking, Prof. Dr. Anke Kaysser-Pyzalla, Prof. Dr. Andreas Jankowiak und Constanze Tibes. Im Sommer 2016 konnte Richtfest gefeiert werden.

Im Herbst 2015 hat der Bau der neuen Beschleunigerhalle von bERLinPro am Standort Adlershof begonnen, in der eine kompakte Testanlage für einen Linearbeschleuniger mit Energierückgewinnung (ERL) aufgebaut wird. Damit hat das HZB einen weiteren Schritt auf dem Weg zur Realisierung eines technologisch einzigartigen Projekts gemacht.

Die internationale Zusammenarbeit ist eine Voraussetzung für die Entwicklung einer neuen, faszinierenden Beschleunigertechnologie - das erklärte die wissenschaftliche Geschäftsführerin des HZB, Prof. Dr. Anke Kaysser-Pyzalla, anlässlich des Spatenstichs für die neue Beschleunigerhalle. Sie dankte den Geldgebern für deren Engagement und Unterstützung. Prof. Dr. Andreas Jankowiak, Leiter des HZB-Instituts Beschleunigerphysik und Projektleiter von bERLinPro, erläuterte, dass das HZB mit dem Projekt tatsächlich Neuland betrete und daher viele Beschleunigerphysiker in der nächsten Zeit gespannt nach Berlin blicken würden. Sein Institut will gemeinsam mit dem Team von Prof. Dr. Jens Knobloch, Leiter des HZB-Instituts SRF-Wissenschaft und Technologie, einen Linearbeschleuniger mit Energierückgewinnung bauen. Es soll eine Testanlage entstehen, die alle Schlüsselkomponenten umfasst und die die grundsätzliche Anwendbarkeit dieser Technologie für zukünftige Großgeräte demonstriert. Die HZB-Forscher wollen mithilfe der Testanlage den Parameterraum studieren, um später solche Beschleunigeranlagen bei höchsten Intensitäten optimal für die Forschung betreiben zu können. Von 2017 an werden die Komponenten für den ERL in der Beschleunigerhalle schrittweise aufgebaut, und ab 2018 beginnen die ersten Strahltests mit dem Ziel, 2020 die Anlage vollständig in Betrieb zu nehmen. Andreas Jankowiak betont: „Die eigentliche Herausforderung besteht darin, die verschiedenen Komponenten und neue Methoden zu entwickeln. Deshalb gilt hier in besonderem Maße: Der Weg ist das Ziel.“ Auch der Bau der Beschleunigerhalle ist ein schwieriges Projekt. Die Planer müssen dabei die Anforderungen des Strahlenschutzes berücksichtigen und die technische Versorgung zur Kühlung des supraleitenden Test-Beschleunigers sicherstellen. Constanze Tibes vom betreuenden Architektenbüro DGI Bauwerk betont, dass die Planungen extrem komplex und ohne Vorbild seien. Sie nennt die Beschleunigerhalle ein „Unikat für die Wissenschaft“, das unter Federführung der HZB-Bauabteilung errichtet wird.

Neue Komponenten und Methoden entwickeln

Mit bERLinPro entsteht eine Testanlage für höchste Ströme und kleinste Emittanzen. Die Idee des Energy Recovery Linac wurde bereits in den 1960er-Jahren formuliert. Es dauerte mehr als 30 Jahre, bis ab Anfang 2000 die ersten Anlagen, etwa am Jefferson Lab, dem Japan Atomic Energy Research Institute, dem ALICE am Daresbury Laboratory in Cheshire, England, und dem NovoFEL am Budker Institut für Nuklearphysik in Novosibirsk in Betrieb genommen wurden. „Wir verstehen die Physik dieser Anlagen nun viel besser und haben die Voraussetzungen, die damit verbundenen Schwierigkeiten zu lösen“, so Jankowiak. Unter anderem müssen völlig neue Komponenten entwickelt werden, wie etwa eine hochbrillante Hochfrequenz-Photoelektronenquelle und supraleitende Kavitäten für den kontinuierlichen (Dauerstrich) Betrieb bei höchsten Strömen. Diese Entwicklungsarbeiten finden in nationalen und internationalen Kooperationen, unter anderem mit dem DESY, dem Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf, dem Max-Born-Institut, dem Jefferson Laboratory, dem Brookhaven National Lab, der Cornell University und dem Budker Institut statt. Auch deutsche Universitäten, unter anderen in Dortmund, Rostock, Mainz und Berlin, sind an diesen Arbeiten beteiligt.