Göttingen 2025 – scientific programme

Parts | Days | Selection | Search | Updates | Downloads | Help

AKBP: Arbeitskreis Beschleunigerphysik

AKBP 3: AKBP Accelerator Prize Talks

AKBP 3.2: Invited Talk

Tuesday, April 1, 2025, 16:30–17:00, ZHG004

Optimierung von Synchrotronbeschleunigern für höchste Schwerionenintensitäten — •Peter Spiller — GSI Darmstadt

Auf dem Weg zu höheren Schwerionenintensitäten in Kreisbeschleunigern gibt es Prozesse die weit unterhalb der üblichen Intensitätsbeschränkungen durch Raumladung zu hohen Strahlverlusten führen können. Diese Prozesse sind getrieben durch die Änderung des Ladungszustandes bei Stößen mit Restgasionen und dem sich daraus entwickelnden, sogenannten dynamischen Vakuum. Dennoch verursachen auch Raumladungseffekte, abhängig vom Ladungszustand des Schwerionenstrahls, ab einer bestimmten Intensität stark zunehmende Strahlverluste. Diese Intensitätsschwellen werden üblicherweise als Raumladungsgrenzen bezeichnet. Zur Überwindung der raumladungsgetriebenen Strahlverluste ist es daher erforderlich den Ladungszustand des Schwerions herabzusetzen. Schwerionenstrahlen mit niedrigen Ladungszuständen, weisen aber wiederum signifikant steigende Querschnitten für Umladung auf und sind daher ohne weitere technische Maßnahmen prädestiniert für hohe Strahlverluste. Dieser Effekt verstärkt sich lawinenartig, da umgeladene Schwerionen die auf die Strahlrohrwand auftreffen, eine hohe Anzahl gebundener Atome und Ionen ablösen, was zu einem lokalen Druckanstieg und damit zu sich weiter verstärkenden Umladungsprozessen führt. Dieser Prozess kann sich bis hin zum kompletten Strahlverlust, selbstverstärkend und lawinenartig im gesamten Kreisbeschleuniger ausbreiten.

Die Stabilisierung des dynamischen Vakuums und die Begrenzung von Umladungsverlusten war daher für das FAIR Projekt eine der herausfordernsten Aufgaben, für die es notwendig war, neue Ansätze für die Technologie und das Design von Schwerionensynchrotrons zu entwickeln. GSI ist hat im Verständnis und in der Kontrolle dieser Prozesse ein weltweit einzigartiges know-how entwickelt und baut mit dem SIS100 eine neue Klasse von Synchrotronbeschleunigern optimiert für höchste Schwerionenintensitäten.