Nach der Mittagspause begann der zweite Teil vom #ScienceTweetUp mit der Besichtigung des Linearbeschleunigers UNILAC. In dem Linearbeschleuniger wird der Teilchenstrom für den Ringbeschleuniger SIS 18 erzeugt.

Blick vom Anfang des Linearbeschleunigers

Blick vom Anfang des Linearbeschleunigers

 

Die Ionen, die in den zwei Ionenquellen, diese konnten wir nicht besichtigen, erzeugt werden im Linearbeschleuniger, mit Hilfe von hochfrequenter Wechselspannung, auf 20 % der Lichtgeschwindigkeit beschleunigt, bevor sie in den Ring gespeist werden oder zu anderen Experimenten geleitet werden. Das Ion wird beschleunigt, fliegt dann durch einen abgeschirmten Teil während die Spannung umgepolt wird. Die Abschirmung ist notwendig, da sonst das Ion wieder abgebremst wird. Sobald es die Abschirmung verlässt wird die Spannung wieder umgepolt und das Teilchen bekommt einen Energieschub und beschleunigt. Das muss all ganz genau aufeinander abgestimmt werden, da sonst das Teilchen nicht am Ziel ankommt. Wir konnten den Beschleunigungsvorgang an einem kleinen Modell nachstellen.

Die nächste Station machten wir im Gehirn der Anlage. Im Kontrollraum sitzen normaler Weise 3 Personen und betrachten die Monitore. Mehr müssen sie eigentlich nicht tun. Nur wenn ein Problem auftritt, dann wird es stressig und die Kontrolleure müssen eingreifen. Der Kontrollraum erinnert ein wenig an Raumschiff Enterprise. Es fehlte nur Spock, der sich über die Konsole beugt.

Der Kontrollraum

Der Kontrollraum

 

Den nächsten Stopp machten wir am Ende des SHIP (Separator for Heavy Ion reaction Products) Filters. Mit Hilfe dieses Filters werden neue Elemente nachgewiesen. Dazu werden Ionen eines Elements im Linearbeschleuniger auf ca. 30000 km/s beschleunigt und  auf eine dünne Folie, ein sogenanntes Target, aus einem anderen Element geschossen. Wenn die Forscher Glück haben , dann fusionieren die beiden Elemente zu einem neuem Kern. Die neuen Elemente sind sehr instabil und zerfallen in Sekundenbruchteilen wieder. Dabei senden sie α-Teilchen aus. Der SHIP-Detektor kann diese messen. An Hand der detektierten α- Teilchen kann auf den Ursprungskern zurück gerechnet werden. Auf diese Weise wurden 6 Elemente am GSI Zentrum entdeckt. Den Anfang machte 1981 das Element Bh ( Bohrium ). Es folgten die Elemente Hs (Hassium) , Mt (Meitnerium), Ds (Darmstadtium), Rg (Roentgenium). Den Abschluss bildet Cn (Copericium). Es ist bis jetzt das letzte Element, das am GSI entdeckt wurde. Die Namen dürfen sich die Entdecker ausdenken. Dieser muss dann noch von der IUPAC (International Union of Pure and Applied Chemistry) genehmigt werden. Bevor das Element offiziell existiert muss es noch von einer anderen Forschungseinrichtung nachgewiesen werden. Dazu müssen die gleichen Parameter verwendet werden.

Mit Hilfe des HADES Spektrometer (High Acceptance Di-Electron Spektrometer) kann der innere Aufbau der Materie untersucht werden. Man will wissen, woher die Masse im Universum kommt. Dazu werden  beschleunigte Ionen auf ein Target geschossen. Die beschleunigten Ionen kommen diesmal aus dem Ringbeschleuniger und besitzen eine viel höhere kinetische Energie, als die Teilchen, die im SHIP Experiment genutzt werden. Im Idealfall ein steht ein Zustand hoher Dichte, der die Quarks, die Bauteile aus denen die Kerne aufgebaut sind, zu einer Reaktion. Die Zerfallsprodukte der Reaktion können detektiert werden. Bei einem Aufprall entstehen nicht nur die gewünschten Teilchen, sondern auch andere. Diese müssen aus der großen Datenmenge, ca 400 MB/s, erst herausgefiltert werden. Sehr viel Arbeit.

HADES Spektrometer

HADES Spektrometer

 

Die vorletzte Station machten wir am Krebsforschungszentrum. Am GSI wurde ein neues Therapieverfahren zur Bekämpfung von Tumorzellen im Kopf. Mit Hilfe des Verfahrens können die Krebszellen gezielt bekämpft werden. Anderes Gewebe wird durch die Strahlen nicht beeinflusst.

Wirkungsreichweite der Strahlen

Wirkungsreichweite der Strahlen

 

Der Patient wird auf eine  Liege geschnallt und muss seinen Kopf in eine extra angefertigte Maske stecken. Mit Hilfe von Lasern, wird dann die Liege genau ausgerichtet. Sobald alles fertig ist, werden die Krebszellen mit Hilfe von Kohlenstoffionen bestrahlt. In x-y-Richtung läßt sich der mm genau ausrichten. Über die Energie der Teilchen wird die Eindringtiefe bestimmt. Bei diesem Verfahren gibt es kaum Nebenwirkungen. Patienten sind in der Erprobungsphase mit dem Fahrrad gekommen, haben sich eine halbe Stunde bestrahlen lassen und sind dann wieder nach Hause gefahren. Die Tumorkontrolle liegt nach acht Jahren bei über 90 %. Nach der Erfolgreichen Erprobung wird dieses Verfahren am Uniklinikum Heidelberg in der Krebstherapie eingesetzt

Die Behandlungsliege

Die Behandlungsliege

 

Den Abschluß der Besichtigungstour bildete das Target Labor. In dem Labor werden die Targets aus den verschiedensten Elementen hergestellt. Hat ein Forscher seine Strahlzeit genehmigt bekommen, gibt er im Labor seine Wünsche bekannt. Einige Standardtargets liegen in kleinen Fächern schon bereit. Wir konnten uns auch ein Target herstellen. In einem Wasserbad schwammen kleine quadratische Folien aus Kohlenstoff. Die Plättchen mußten auf eine kleine Metallscheibe mit einem Loch gezogen werden. Dazu mußten wir das Plättchen so eintauchen, dass die Oberkante des Plättchens und der Film einen rechten Winkel bildeten. Dann mußten wir das Plättchen vorsichtig hochziehen. Et voila, hatten wir ein fünf nm dickes Target.

5 nm dünnes Kohlenstofftarget

5 nm dünnes Kohlenstofftarget

 

Mit der erfolgreichen Targetherstellung endete auch die Besichtigungstour durch das Forschungszentrum. Und auch der zweite Teil meines Berichts. Im dritten Teil werde ich über das Speeddating berichten. Den ersten Teil könnt ihr hier lesen.

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