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Synchrotron Das von synchron gleichzeitig ist ein Typ von Teilchenbeschleunigern und gehört zu den Ringbeschleunigern Ge

Synchrotron

Das Synchrotron (von synchron, „gleichzeitig“) ist ein Typ von Teilchenbeschleunigern und gehört zu den Ringbeschleunigern. Geladene Elementarteilchen oder Ionen können darin auf sehr hohe (relativistische) Geschwindigkeiten beschleunigt werden, wodurch sie sehr hohe kinetische Energien erhalten. Synchrotrone wurden entwickelt, um über die mit Zyklotronen erreichbaren Energien hinauszukommen.

Eine Sonderform des Synchrotrons ist der Speicherring. Das Synchrotron kann auch selbst, nachdem die Teilchen auf eine gewünschte Energie beschleunigt sind, als Speicherring betrieben werden. Auch eine Gesamtanlage aus einem Speicherring und einem getrennten Synchrotron zu dessen Füllung wird manchmal einfach als Synchrotron bezeichnet.

Elektronensynchrotron in Clayton bei Melbourne (Australien). Sichtbar sind der Speicherring und rechts im Vordergrund eine beamline zur Nutzung der Synchrotronstrahlung

Prinzip und Aufbau Bearbeiten

Ein Synchrotron besteht seinem Grundbauplan nach aus mehreren Ablenkmagneten und dazwischen angeordneten geradlinigen Beschleunigungsstrecken, kombiniert damit also die Prinzipien des Ring- und des Linearbeschleunigers. Anders als beim Zyklotron oder Betatron jedoch, bei denen die Teilchenbahnen spiralförmig sind, verlaufen sie beim Synchrotron vom Anfang bis zum Ende des Beschleunigungsvorgangs als in sich geschlossener Ring. Das Feld der Ablenkmagnete kann daher nicht wie im Zyklotron oder Betatron zeitlich konstant bleiben, sondern muss während der Beschleunigung jedes Teilchenpakets proportional zu dessen aktuellem und von Durchlauf zu Durchlauf wachsendem Teilchen-Impuls erhöht werden. Zur Beschleunigung in den geraden Beschleunigungsstrecken dienen dabei hochfrequente elektrische Wechselfelder in Hohlraumresonatoren. Damit die Teilchen dabei nicht durch Stöße mit Gasmolekülen verlorengehen, muss in dem Ringrohr, in dem sie sich bewegen, außerdem – wie bei anderen Beschleunigern auch – ein Ultrahochvakuum (UHV) herrschen.

Ein Synchrotron beschleunigt die Teilchen nicht „von Null an“, sondern wird immer von einem Vorbeschleuniger (Injektor) gespeist. Dieser bringt sie auf eine Energie – beispielsweise 20 oder 50 MeV –, die im Fall von Elektronen schon weit über der Ruheenergie des Teilchens liegt, im Fall von Ionen dagegen weit darunter. Dementsprechend treten Elektronen schon mit nahezu Lichtgeschwindigkeit ins Synchrotron ein. Dort erhöhen sich, wie von der relativistischen Mechanik beschrieben, ihre Energie und ihr Impuls, aber praktisch nicht mehr die Geschwindigkeit; die Frequenz, mit der der Strom der Magneten moduliert wird, und die Phasenlage der Beschleunigungsstrecken zueinander können daher konstant sein. Bei Protonen und noch schwereren Teilchen nimmt dagegen auch im Synchrotron selbst die Geschwindigkeit noch erheblich zu. Hier muss daher während der Beschleunigung eines jeden Teilchenpakets nicht nur das Magnetfeld, sondern auch die Phase der Hochfrequenzspannungen der einzelnen Resonatoren laufend angepasst werden.

Wegen dieser erheblichen technischen Unterschiede ist ein Synchrotron immer speziell

  • entweder für Elektronen/Positronen
  • oder für Protonen (und eventuell noch schwerere Ionen) gebaut.

Geschichte Bearbeiten

Die grundlegenden Konzepte für das Synchrotron wurden unabhängig in Russland von Wladimir Iossifowitsch Weksler (1944 am Lebedew-Institut) und von Edwin McMillan (während des Zweiten Weltkriegs in Los Alamos) entwickelt. Das erste Elektronensynchrotron wurde 1945 von Edwin Mattison McMillan, das erste Protonensynchrotron 1952 von Mark Oliphant gebaut. Die Entdeckung des Prinzips der starken Fokussierung durch Ernest Courant, M. Stanley Livingston und Hartland Snyder in den USA (und unabhängig vorher durch Nicholas Christofilos) führte etwa um 1960 zum Bau von Synchrotronen, die den GeV-Energiebereich erschlossen: Im CERN entstand das Proton Synchrotron und in Brookhaven das Alternating Gradient Synchrotron, beide für Protonen im 30-GeV-Bereich, und etwa zur gleichen Zeit bei MIT und DESY Elektronensynchrotrone mit etwa 6 GeV.

Die heute (2016) größte Synchrotronanlage Large Hadron Collider hat Protonen bis auf 6,5 TeV beschleunigt, so dass Colliding-Beam-Experimente mit 13 TeV möglich sind. Dagegen dienen Elektronensynchrotrone heute nicht mehr der Teilchenphysik, sondern als Quellen für Synchrotronstrahlung.

Verwendungen Bearbeiten

In Synchrotronen beschleunigte Ionen werden in der Regel zu Kollisions- oder Targetexperimenten der teilchenphysikalischen Grundlagenforschung verwendet, in einigen Fällen auch zu therapeutischen Zwecken. Dagegen verwendet man Elektronenspeicherringe seit den 1980er Jahren hauptsächlich als Quellen von Synchrotronstrahlung; diesem Zweck dienen die meisten heute existierenden Synchrotronanlagen.

Erreichbare Energien Bearbeiten

Die Teilchenenergie , die in einem bestimmten Synchrotron erreicht werden kann, ist abhängig von der maximalen magnetischen Flussdichte B, vom Radius r des (hier vereinfachend als Kreis angenommenen) Rings und von den Teilcheneigenschaften. Für hohe Energien gilt näherungsweise:

Dabei ist q die elektrische Ladung des beschleunigten Teilchens und c die Lichtgeschwindigkeit. In der Formel ist keine Abhängigkeit von der Masse des Teilchens ersichtlich; allerdings wurde die Abgabe von Synchrotronstrahlung nicht beachtet. Leichtere Teilchen sind bei gleicher Energie schneller als schwerere Teilchen und strahlen daher stärker. Der Energieverlust durch diese Abstrahlung muss durch die elektrische Beschleunigung ausgeglichen werden.

Starke Fokussierung Bearbeiten

Die Teilchen führen während des Umlaufs unvermeidlich Schwingungen (sogenannte Betatronschwingung) um ihre Sollbahn aus. Die Amplitude dieser Schwingungen bestimmt die „Dicke“ des Strahls, damit die nötige Breite der Magnetpolschuhe und so die Gesamtgröße und die Baukosten. Synchrotrone für höhere Energien nutzen deshalb das Prinzip der starken Fokussierung: Die Ablenkmagnete haben abwechselnd nach beiden Seiten angeschrägte Polschuhe, so dass die Magnetfelder quer zur Teilchen-Flugrichtung Gradienten mit wechselnder Richtung haben. Dies ergibt eine Stabilisierung (Fokussierung) der Teilchenbahnen. Auf die Ablenkung eines Teilchens in der Querrichtung bezogen entspricht es anschaulich der Hintereinanderanordnung von Sammel- und Zerstreuungslinsen für Licht, mit einer Fokussierung als Nettoeffekt.

Außer mit wechselnden Gradienten der Ablenkmagnetfelder kann die starke Fokussierung auch außerhalb der Ablenkmagneten mit Quadrupollinsen erreicht werden.

Elektronensynchrotron Bearbeiten

Das Elektronen-Synchrotron SOLEIL in Frankreich
Übersichts-Schema von SOLEIL. Im Inneren des Ringes der Vorbeschleuniger; in den äußeren tangentialen Armen wird die Synchrotronstrahlung beobachtet und genutzt

Weil der Strahlungsverlust bei relativistischen Geschwindigkeiten mit der vierten Potenz der Energie ansteigt, lassen sich Elektronen im Synchrotron nur bis ca. 10 GeV einigermaßen wirtschaftlich beschleunigen. Nur als Ausnahme wurden 1999 in einem Versuch an der Anlage LEP Elektronen auf über 100 GeV gebracht. Günstiger erhält man Elektronen mit mehr als einigen GeV mit Linearbeschleunigern. Bei der heute fast ausschließlichen Verwendung von Elektronensynchrotronen als Strahlungsquelle werden Elektronenenergien bis zu etwa 6 GeV genutzt.

Beim Elektronensynchrotron erzeugt eine Elektronenkanone mit einer Glühkathode freie Elektronen, die dann über eine Gleichspannungs-Beschleunigungsstrecke in einen Linearbeschleuniger, ein Mikrotron oder sogar schon in einen ersten Synchrotron-Beschleunigungsring geleitet werden. In diesem werden die Elektronen auf ihre Endenergie beschleunigt und dann – im Fall einer Speicherringanlage – in einem Speicherring gespeichert, der bis zu einigen hundert Metern Umfang haben kann. Die Elektronen laufen dort um, bis sie durch Kollisionen mit noch vorhandenen Gasmolekülen verloren gehen. Bei modernen Elektronensynchrotronen wie BESSY oder ESRF beträgt die Lebensdauer des Elektronenstroms im Speicherring einige Tage; allerdings werden in regelmäßigen Abständen Elektronen zugeführt, um einen dauerhaft ausreichenden Ringstrom bereitzustellen.

Synchrotronstrahlung Bearbeiten

An Elektronensynchrotronen wurde erstmals die intensive und breitbandige elektromagnetische Strahlung im Spektralbereich der Röntgen- und Ultraviolettstrahlung nachgewiesen, die aufgrund der Ablenkung sehr schneller geladener Teilchen entsteht und den Teilchen dadurch kinetische Energie entzieht. Zunächst trat sie an Elektronensynchrotronen für die teilchenphysikalische Forschung störend in Erscheinung; ihre vorzügliche Eignung für Untersuchungen in anderen Bereichen der Physik sowie weiterer Naturwissenschaften, aber auch für industrielle und medizinische Anwendungen wurde erst nach und nach erkannt. Sie wird daher inzwischen gezielt produziert. Dazu werden nicht mehr die zur Führung des Teilchenstrahls benötigten Dipolmagneten genutzt, sondern zusätzlich eingebaute Vorrichtungen, die Undulatoren.

Einige Elektronen-Synchrotronanlagen Bearbeiten

Synchrotronanlagen für Ionen Bearbeiten

Blick in den Tunnel des derzeit (2017) energiestärksten Synchrotrons LHC am CERN bei Genf (Schweiz)

Die für Ionen erreichbare Energie ist in modernen Synchrotronen hauptsächlich nach der oben genannten Formel durch Radius und Magnetflussdichte gegeben. Da die in großen Magneten erreichbare Flussdichte auf einige Tesla beschränkt ist, müssen Synchrotrone für sehr hohe Energien zwangsläufig große Radien haben. Im Large Hadron Collider mit etwa 4,2 km Radius sind Protonen auf 6,5 TeV (Tera-Elektronenvolt), also 6500 GeV beschleunigt worden.

Einige Ionen-Synchrotronanlagen Bearbeiten

Literatur Bearbeiten

  • Frank Hinterberger: Physik der Teilchenbeschleuniger und Ionenoptik. 2. Auflage. Springer 2008, ISBN 978-3-540-75281-3.
  • Helmut Wiedemann: Particle Accelerator Physics. 3. Auflage. Springer 2007, ISBN 3540490434.
  • Ralph Burmester: Die vier Leben einer Maschine. Das 500 MeV Elektronen-Synchrotron der Universität Bonn. Wallstein-Verlag, Göttingen 2010, ISBN 978-3-8353-0595-3.

Weblinks Bearbeiten

Commons: Synchrotron – Sammlung von Bildern, Videos und Audiodateien
Wiktionary: Synchrotron – Bedeutungserklärungen, Wortherkunft, Synonyme, Übersetzungen
Wiktionary: Elektronensynchrotron – Bedeutungserklärungen, Wortherkunft, Synonyme, Übersetzungen

Einzelnachweise Bearbeiten

  1. Die Ruheenergie eines Elektrons beträgt 0,511 MeV, diejenige eines Protons 938 MeV.
  2. Hinterberger (siehe Literaturliste) S. 62
  3. Hinterberger (s. Literaturliste) S. 47
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Veröffentlichungsdatum:
Das Synchrotron von synchron gleichzeitig ist ein Typ von Teilchenbeschleunigern und gehort zu den Ringbeschleunigern Geladene Elementarteilchen oder Ionen konnen darin auf sehr hohe relativistische Geschwindigkeiten beschleunigt werden wodurch sie sehr hohe kinetische Energien erhalten Synchrotrone wurden entwickelt um uber die mit Zyklotronen erreichbaren Energien hinauszukommen Eine Sonderform des Synchrotrons ist der Speicherring Das Synchrotron kann auch selbst nachdem die Teilchen auf eine gewunschte Energie beschleunigt sind als Speicherring betrieben werden Auch eine Gesamtanlage aus einem Speicherring und einem getrennten Synchrotron zu dessen Fullung wird manchmal einfach als Synchrotron bezeichnet Elektronensynchrotron in Clayton bei Melbourne Australien Sichtbar sind der Speicherring und rechts im Vordergrund eine beamline zur Nutzung der SynchrotronstrahlungInhaltsverzeichnis 1 Prinzip und Aufbau 2 Geschichte 3 Verwendungen 4 Erreichbare Energien 4 1 Starke Fokussierung 5 Elektronensynchrotron 5 1 Synchrotronstrahlung 5 2 Einige Elektronen Synchrotronanlagen 6 Synchrotronanlagen fur Ionen 6 1 Einige Ionen Synchrotronanlagen 7 Literatur 8 Weblinks 9 EinzelnachweisePrinzip und Aufbau BearbeitenEin Synchrotron besteht seinem Grundbauplan nach aus mehreren Ablenkmagneten und dazwischen angeordneten geradlinigen Beschleunigungsstrecken kombiniert damit also die Prinzipien des Ring und des Linearbeschleunigers Anders als beim Zyklotron oder Betatron jedoch bei denen die Teilchenbahnen spiralformig sind verlaufen sie beim Synchrotron vom Anfang bis zum Ende des Beschleunigungsvorgangs als in sich geschlossener Ring Das Feld der Ablenkmagnete kann daher nicht wie im Zyklotron oder Betatron zeitlich konstant bleiben sondern muss wahrend der Beschleunigung jedes Teilchenpakets proportional zu dessen aktuellem und von Durchlauf zu Durchlauf wachsendem Teilchen Impuls erhoht werden Zur Beschleunigung in den geraden Beschleunigungsstrecken dienen dabei hochfrequente elektrische Wechselfelder in Hohlraumresonatoren Damit die Teilchen dabei nicht durch Stosse mit Gasmolekulen verlorengehen muss in dem Ringrohr in dem sie sich bewegen ausserdem wie bei anderen Beschleunigern auch ein Ultrahochvakuum UHV herrschen Ein Synchrotron beschleunigt die Teilchen nicht von Null an sondern wird immer von einem Vorbeschleuniger Injektor gespeist Dieser bringt sie auf eine Energie beispielsweise 20 oder 50 MeV die im Fall von Elektronen schon weit uber der Ruheenergie des Teilchens liegt im Fall von Ionen dagegen weit darunter 1 Dementsprechend treten Elektronen schon mit nahezu Lichtgeschwindigkeit ins Synchrotron ein Dort erhohen sich wie von der relativistischen Mechanik beschrieben ihre Energie und ihr Impuls aber praktisch nicht mehr die Geschwindigkeit die Frequenz mit der der Strom der Magneten moduliert wird und die Phasenlage der Beschleunigungsstrecken zueinander konnen daher konstant sein Bei Protonen und noch schwereren Teilchen nimmt dagegen auch im Synchrotron selbst die Geschwindigkeit noch erheblich zu Hier muss daher wahrend der Beschleunigung eines jeden Teilchenpakets nicht nur das Magnetfeld sondern auch die Phase der Hochfrequenzspannungen der einzelnen Resonatoren laufend angepasst werden Wegen dieser erheblichen technischen Unterschiede ist ein Synchrotron immer speziell entweder fur Elektronen Positronen oder fur Protonen und eventuell noch schwerere Ionen gebaut Geschichte BearbeitenDie grundlegenden Konzepte fur das Synchrotron wurden unabhangig in Russland von Wladimir Iossifowitsch Weksler 1944 am Lebedew Institut und von Edwin McMillan wahrend des Zweiten Weltkriegs in Los Alamos entwickelt Das erste Elektronensynchrotron wurde 1945 von Edwin Mattison McMillan das erste Protonensynchrotron 1952 von Mark Oliphant gebaut Die Entdeckung des Prinzips der starken Fokussierung durch Ernest Courant M Stanley Livingston und Hartland Snyder in den USA und unabhangig vorher durch Nicholas Christofilos fuhrte etwa um 1960 zum Bau von Synchrotronen die den GeV Energiebereich erschlossen Im CERN entstand das Proton Synchrotron und in Brookhaven das Alternating Gradient Synchrotron beide fur Protonen im 30 GeV Bereich und etwa zur gleichen Zeit bei MIT und DESY Elektronensynchrotrone mit etwa 6 GeV Die heute 2016 grosste Synchrotronanlage Large Hadron Collider hat Protonen bis auf 6 5 TeV beschleunigt so dass Colliding Beam Experimente mit 13 TeV moglich sind Dagegen dienen Elektronensynchrotrone heute nicht mehr der Teilchenphysik sondern als Quellen fur Synchrotronstrahlung Verwendungen BearbeitenIn Synchrotronen beschleunigte Ionen werden in der Regel zu Kollisions oder Targetexperimenten der teilchenphysikalischen Grundlagenforschung verwendet in einigen Fallen auch zu therapeutischen Zwecken Dagegen verwendet man Elektronenspeicherringe seit den 1980er Jahren hauptsachlich als Quellen von Synchrotronstrahlung diesem Zweck dienen die meisten heute existierenden Synchrotronanlagen Erreichbare Energien BearbeitenDie Teilchenenergie E m a x displaystyle E mathrm max nbsp die in einem bestimmten Synchrotron erreicht werden kann ist abhangig von der maximalen magnetischen Flussdichte B vom Radius r des hier vereinfachend als Kreis angenommenen Rings und von den Teilcheneigenschaften Fur hohe Energien gilt naherungsweise E m a x r q B c displaystyle E mathrm max approx r q B c nbsp Dabei ist q die elektrische Ladung des beschleunigten Teilchens und c die Lichtgeschwindigkeit In der Formel ist keine Abhangigkeit von der Masse des Teilchens ersichtlich allerdings wurde die Abgabe von Synchrotronstrahlung nicht beachtet Leichtere Teilchen sind bei gleicher Energie schneller als schwerere Teilchen und strahlen daher starker Der Energieverlust durch diese Abstrahlung muss durch die elektrische Beschleunigung ausgeglichen werden Starke Fokussierung Bearbeiten Die Teilchen fuhren wahrend des Umlaufs unvermeidlich Schwingungen sogenannte Betatronschwingung um ihre Sollbahn aus Die Amplitude dieser Schwingungen bestimmt die Dicke des Strahls damit die notige Breite der Magnetpolschuhe und so die Gesamtgrosse und die Baukosten Synchrotrone fur hohere Energien nutzen deshalb das Prinzip der starken Fokussierung Die Ablenkmagnete haben abwechselnd nach beiden Seiten angeschragte Polschuhe so dass die Magnetfelder quer zur Teilchen Flugrichtung Gradienten mit wechselnder Richtung haben Dies ergibt eine Stabilisierung Fokussierung der Teilchenbahnen Auf die Ablenkung eines Teilchens in der Querrichtung bezogen entspricht es anschaulich der Hintereinanderanordnung von Sammel und Zerstreuungslinsen fur Licht mit einer Fokussierung als Nettoeffekt Ausser mit wechselnden Gradienten der Ablenkmagnetfelder kann die starke Fokussierung auch ausserhalb der Ablenkmagneten mit Quadrupollinsen erreicht werden 2 Elektronensynchrotron Bearbeiten nbsp Das Elektronen Synchrotron SOLEIL in Frankreich nbsp Ubersichts Schema von SOLEIL Im Inneren des Ringes der Vorbeschleuniger in den ausseren tangentialen Armen wird die Synchrotronstrahlung beobachtet und genutztWeil der Strahlungsverlust bei relativistischen Geschwindigkeiten mit der vierten Potenz der Energie ansteigt lassen sich Elektronen im Synchrotron nur bis ca 10 GeV einigermassen wirtschaftlich beschleunigen Nur als Ausnahme wurden 1999 in einem Versuch an der Anlage LEP Elektronen auf uber 100 GeV gebracht 3 Gunstiger erhalt man Elektronen mit mehr als einigen GeV mit Linearbeschleunigern Bei der heute fast ausschliesslichen Verwendung von Elektronensynchrotronen als Strahlungsquelle werden Elektronenenergien bis zu etwa 6 GeV genutzt Beim Elektronensynchrotron erzeugt eine Elektronenkanone mit einer Gluhkathode freie Elektronen die dann uber eine Gleichspannungs Beschleunigungsstrecke in einen Linearbeschleuniger ein Mikrotron oder sogar schon in einen ersten Synchrotron Beschleunigungsring geleitet werden In diesem werden die Elektronen auf ihre Endenergie beschleunigt und dann im Fall einer Speicherringanlage in einem Speicherring gespeichert der bis zu einigen hundert Metern Umfang haben kann Die Elektronen laufen dort um bis sie durch Kollisionen mit noch vorhandenen Gasmolekulen verloren gehen Bei modernen Elektronensynchrotronen wie BESSY oder ESRF betragt die Lebensdauer des Elektronenstroms im Speicherring einige Tage allerdings werden in regelmassigen Abstanden Elektronen zugefuhrt um einen dauerhaft ausreichenden Ringstrom bereitzustellen Synchrotronstrahlung Bearbeiten Hauptartikel Synchrotronstrahlung An Elektronensynchrotronen wurde erstmals die intensive und breitbandige elektromagnetische Strahlung im Spektralbereich der Rontgen und Ultraviolettstrahlung nachgewiesen die aufgrund der Ablenkung sehr schneller geladener Teilchen entsteht und den Teilchen dadurch kinetische Energie entzieht Zunachst trat sie an Elektronensynchrotronen fur die teilchenphysikalische Forschung storend in Erscheinung ihre vorzugliche Eignung fur Untersuchungen in anderen Bereichen der Physik sowie weiterer Naturwissenschaften aber auch fur industrielle und medizinische Anwendungen wurde erst nach und nach erkannt Sie wird daher inzwischen gezielt produziert Dazu werden nicht mehr die zur Fuhrung des Teilchenstrahls benotigten Dipolmagneten genutzt sondern zusatzlich eingebaute Vorrichtungen die Undulatoren Einige Elektronen Synchrotronanlagen Bearbeiten 500 MeV Elektronen Synchrotron Universitat Bonn Bonn Deutschland ALBA Consorcio para la Construccion Equipamiento y Explotacion del Laboratorio de Luz de Sincrotron Cerdanyola del Valles Spanien ALS Advanced Light Source Lawrence Berkeley National Laboratory Berkeley Vereinigte Staaten Advanced Photon Source Argonne National Laboratory DuPage County Vereinigte Staaten ANKA Angstromquelle Karlsruhe Karlsruhe Deutschland BESSY Berliner ElektronenSpeicherring Gesellschaft fur SYnchrotronstrahlung abgebaut Berlin Deutschland BESSY II Wissenschafts und Wirtschaftsstandort Adlershof Berlin Deutschland CHESS Cornell High Energy Synchrotron Source CLS Canadian Light Source Kanada DELTA Dortmunder Elektronen Speicherring Anlage Dortmund Deutschland DESY Deutsches Elektronen Synchrotron Hamburg Deutschland Diamond Diamond Light Source South Oxfordshire Vereinigtes Konigreich Elektronen Stretcher Anlage ELSA Universitat Bonn Bonn Deutschland ELETTRA ELETTRA Synchrotron Light Laboratory Triest Italien ESRF European Synchrotron Radiation Facility Grenoble Frankreich LNLS Laboratorio Nacional de Luz Sincrotron Campinas Brasilien MAX LAB MAX LAB Synchrotron Radiation Facility Lund Schweden MLS Metrology Light Source Berlin Deutschland NSLS National Synchrotron Light Source Brookhaven National Laboratory Brookhaven Vereinigte Staaten SESAME Synchrotron light for Experimental Science and Applications in the Middle East al Balqa Jordanien SLS Swiss Light Source Paul Scherrer Institut Aargau Schweiz SPring 8 Super Photon ring 8 GeV Hyōgo Japan SSLS Singapore Synchrotron Light Source National University of Singapore Singapur SSRF Shanghai China Synchrotron SOLEIL Gif sur Yvette Frankreich UVSOR II Ultraviolet Synchrotron Orbital Radiation Facility Okazaki JapanSynchrotronanlagen fur Ionen Bearbeiten nbsp Blick in den Tunnel des derzeit 2017 energiestarksten Synchrotrons LHC am CERN bei Genf Schweiz Die fur Ionen erreichbare Energie ist in modernen Synchrotronen hauptsachlich nach der oben genannten Formel durch Radius und Magnetflussdichte gegeben Da die in grossen Magneten erreichbare Flussdichte auf einige Tesla beschrankt ist mussen Synchrotrone fur sehr hohe Energien zwangslaufig grosse Radien haben Im Large Hadron Collider mit etwa 4 2 km Radius sind Protonen auf 6 5 TeV Tera Elektronenvolt also 6500 GeV beschleunigt worden Einige Ionen Synchrotronanlagen Bearbeiten Large Hadron Collider in CERN Europaisches Kernforschungszentrum bei Genf Schweiz AGS AGS Booster und RHIC am Brookhaven National Laboratory USA Antiproton Decelerator CERN PS ISR LHC und SPS beim CERN frz Conseil Europeen pour la Recherche Nucleaire Europaisches Kernforschungszentrum bei Genf Schweiz COSY Cooler Synchrotron im Forschungszentrum Julich HIT Heidelberger Ionenstrahl Therapiezentrum Universitatsklinikum Heidelberg J PARC in Japan MedAustron in Wiener Neustadt Osterreich Nuclotron in Dubna Russland SIS18 und ESR am GSI Helmholtzzentrum fur Schwerionenforschung Darmstadt Tevatron am Fermilab USA 2011 stillgelegt Literatur BearbeitenFrank Hinterberger Physik der Teilchenbeschleuniger und Ionenoptik 2 Auflage Springer 2008 ISBN 978 3 540 75281 3 Helmut Wiedemann Particle Accelerator Physics 3 Auflage Springer 2007 ISBN 3540490434 Ralph Burmester Die vier Leben einer Maschine Das 500 MeV Elektronen Synchrotron der Universitat Bonn Wallstein Verlag Gottingen 2010 ISBN 978 3 8353 0595 3 Weblinks Bearbeiten nbsp Commons Synchrotron Sammlung von Bildern Videos und Audiodateien nbsp Wiktionary Synchrotron Bedeutungserklarungen Wortherkunft Synonyme Ubersetzungen nbsp Wiktionary Elektronensynchrotron Bedeutungserklarungen Wortherkunft Synonyme Ubersetzungen Synchrotron Grundlagen der Teilchenphysik Einzelnachweise Bearbeiten Die Ruheenergie eines Elektrons betragt 0 511 MeV diejenige eines Protons 938 MeV Hinterberger siehe Literaturliste S 62 Hinterberger s Literaturliste S 47 Abgerufen von https de wikipedia org w index php title Synchrotron amp oldid 239101840