Begeisterung für experimentelle Teilchenphysik – Exkursion der Physikkurse zur »ELSA« in Bonn

Die Schü­le­rin Katha­ri­na Fatt­ler (Q2) berich­tet von einer Exkur­si­on zur Elektronen-​Stretcher-​Anlage »ELSA« im Fach Physik:

»Am 7. März besuch­ten 13 Schü­le­rin­nen und Schü­ler der Grund- und Leis­tungs­kur­se im Fach Phy­sik (Q1 und Q2) die Elektronen-​Stretcher-​Anlage ELSA am Phy­si­ka­li­schen Insti­tut der Uni­ver­si­tät Bonn.

Nach einem anschau­li­chen Ein­füh­rungs­vor­trag in die Welt der kleins­ten Teil­chen zu den Pro­to­nen, Neu­tro­nen, Quarks und Gluo­nen und der Arbeits- und Funk­ti­ons­wei­se von Teil­chen­be­schleu­ni­gern als Hilfs­mit­tel und Werk­zeug zur Erfor­schung der Wech­sel­wir­kung der Teil­chen unter­ein­an­der erhiel­ten wir zunächst eine kur­ze Sicher­heits­ein­wei­sung. Anschlie­ßend wur­den wir in zwei Grup­pen ein­ge­teilt und von einem Dok­to­ran­den und einem For­scher am Insti­tut durch die Anla­ge geführt.

Dabei ging es zunächst in den Kon­troll­raum, in dem die For­scher vie­le Tau­send Para­me­ter zur Über­wa­chung ange­zeigt bekom­men, um den Teil­chen­strahl im Beschleu­ni­ger opti­mal ein­stel­len zu kön­nen. Außer­dem kön­nen von hier aus die ver­schie­de­nen Expe­ri­men­te gesteu­ert werden.

Danach stie­gen wir eine stei­le Trep­pe in eine rie­si­ge Hal­le hin­un­ter, in der sich die ein­zel­nen Kom­po­nen­ten des drei­ge­teil­ten Teil­chen­be­schleu­ni­gers befin­den. Nach einer kur­zen Ori­en­tie­rung auf dem Teil­chen­be­schleu­ni­ger sahen wir zuerst die Elek­tro­nen­quel­le, bei der der Spin (die Eigen­ro­ta­ti­on) der Elek­tro­nen durch phy­si­ka­li­sche Kniffs genau aus­ge­rich­tet wird. Stark beein­druckt haben uns die vie­len wuch­ti­gen Beton­blö­cke, die die Strah­lung beim Betrieb des Beschleu­ni­gers abschir­men, die ton­nen­schwe­ren, mikro­me­ter­ge­nau aus­ge­rich­te­ten Elek­tro­ma­gne­te, die den Elek­tro­nen­strahl auf eine Kreis­bahn zwin­gen, und die Fokus­sier­ma­gne­te, die wie opti­sche Lin­sen auf Elek­tro­nen wir­ken. Schon nach dem ers­ten Vor­be­schleu­ni­ger, dem Line­ar­be­schleu­ni­ger (LINAC), flie­gen die Elek­tro­nen mit nahe­zu Licht­ge­schwin­dig­keit durch die Vaku­um­röh­re. In den bei­den anschlie­ßen­den Kreis­be­schleu­ni­gern kann die Geschwin­dig­keit der Elek­tro­nen nicht mehr erhöht wer­den, wohl aber ihre Mas­se. Im 164 Meter lan­gen letz­ten Beschleu­ni­ger, der Elektronen-​Stretcher-​Anlage (ELSA), wel­cher der Anla­ge ihren Namen ver­leiht, wer­den die Elek­tro­nen­pulks zunächst gesam­melt, für eini­ge Zeit gespei­chert und wäh­rend­des­sen zu den Expe­ri­men­ten suk­zes­si­ve herausgeschält.

Im Innern der Anla­ge arbei­ten die Phy­si­ker an ver­schie­de­nen Expe­ri­men­ten, kon­trol­lie­ren die vie­len Bau­tei­le und ana­ly­sie­ren nach jedem Run die gewon­ne­nen Mess­wer­te in ihren Arbeits­grup­pen. Bei­de Grup­pen­lei­ter haben es in der drei­stün­di­gen Füh­rung ver­stan­den, uns für die expe­ri­men­tel­le Teil­chen­phy­sik zu begeis­tern, so dass wir nun auch typi­sche Expe­ri­men­te der Kern- und Ele­men­tar­teil­chen­phy­sik haut­nah erle­ben konn­ten, was wegen der Kom­ple­xi­tät und des Umfangs der Anla­ge im Schul­un­ter­richt ver­ständ­li­cher­wei­se nicht mög­lich ist.

Dr. Den­nis Proft, der eine der bei­den Füh­run­gen lei­te­te, stell­te der Grup­pe auch sein aktu­el­les For­schungs­pro­jekt mit dem Namen FLASH@ELSA vor, das sich mit der in der Krebs­the­ra­pie häu­fig ange­wand­ten Bestrah­lung von Tumo­ren beschäf­tigt. Die­se soll dahin­ge­hend opti­miert wer­den, dass durch die Nut­zung hoch­en­er­ge­ti­scher Strah­lung das gesun­de Gewe­be weni­ger geschä­digt wird.

Wir bedan­ken uns bei Herrn Dr. Hove­r­ath für den span­nen­den und umfang­rei­chen Ein­blick in die Arbeit an der ELSA.«

Katha­ri­na Fatt­ler (Q2)