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Wissenschaft und Forschung

Frank Wunderlich-Pfeiffer
piqer: Frank Wunderlich-Pfeiffer
Donnerstag, 30.08.2018

Teilchenbeschleuniger sollen kleiner werden

Vor 149 Jahren wurden die ersten Teilchenbeschleuniger gebaut. Nicht mit Absicht. Aber als Johann Wilhelm Hittorf Experimente in Vakuumröhren durchführte, beschleunigte er Elektronen mit einer Energie von ein paar Elektronenvolt und sah, wie sie bei der Kollision mit der Glaswand ein Leuchten hervorriefen.

1897 wurden diese Kathodenstrahlen schließlich als Elektronen identifiziert. 1909 fand Rutherford in seinem berühmten Experiment mit schnellen Alpha-Teilchen heraus, dass Atome einen kleinen, festen Atomkern besitzen. Diese schnellen Alpha-Teilchen stammten damals aus der natürlichen Radioaktivität von Uran und dessen Zerfallsprodukten.

In den Jahren danach gelang es mit ihnen sogar, einige Atome zu spalten. Von Stickstoff konnte ein Proton abgespalten werden und die Bombardierung von Beryllium mit Alpha-Teilchen erzeugte etwas, das erst später als Neutronen erkannt wurde.

Aber bald reichte die Energie der Teilchen aus der natürlichen Radioaktivität nicht mehr aus, um gezielte Untersuchungen durchzuführen. Und so sind schon seit den 1930er Jahren die Teilchenbeschleuniger aus der Physik nicht mehr wegzudenken.

Sie erlaubten kontrollierte Experimente mit schnellen Teilchen, ohne auf Radioaktivität angewiesen zu sein. Vor allem konnten sie viel stärker beschleunigt werden, was bei Kollisionen mit anderen Atomen ganz neue Teilchen entstehen ließ, die Rückschlüsse auf die Physik der Atome zuließ.

Mit der herkömmlichen Technik mussten die Beschleuniger dafür aber immer größer werden. Inzwischen gibt es einige Ansätze, die Beschleuniger zu verkleinern. Robert Gast interviewte den Physiker Allen Caldwell, der an einem Plasmabeschleuniger arbeitet, um Elektronen auf 10 Meter Strecke so stark beschleunigen können soll, wie es sonst nur 30 Kilometer möglich wäre.

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