Teilchenbeschleuniger für die Hosentasche - wissenschaft.de
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Teilchenbeschleuniger für die Hosentasche

Forschergruppen in Großbritannien, Frankreich und den Vereinigten Staaten haben einen Durchbruch bei der Herstellung von kompakten Teilchenbeschleunigern erzielt. Es gelang ihnen, ein Gas mittels eines starken Laserpulses zu ionisieren. In dem dadurch erzeugten elektrische Feld werden dann Elektronen auf mehrere hundert Megaelektronenvolt beschleunigt. Das berichten die Forscher im Fachmagazin Nature (Band 431, Seite 535, 538 und 541).

Herkömmliche Teilchenbeschleuniger können Elementarteilchen wie etwa Elektronen oder Protonen auf Energien von mehreren Gigaelektronenvolt beschleunigen, benötigen dazu allerdings eine Beschleunigungsstrecke von oftmals mehreren hundert Metern. Diese bekannten Vakuumröhren könnten für einige Experimente schon bald der Vergangenheit angehören, wenn es Wissenschaftlern gelingt, so starke elektrische Felder zu erzeugen, dass Elementarteilchen schon über wenige Zentimeter hinweg auf die gewünschten Energien beschleunigt werden.

Forscher in aller Welt versuchen schon seit mehreren Jahren, derartig starke Felder durch die Ionisation von Gasen mit starken Laserpulsen zu erzeugen. Victor Malka und seinen Kollegen des Ecole Polytechnique bei Paris ist es nun gelungen, mit einem Tricks Elektronen in einem derartigen Plasma nicht nur zu beschleunigen, sondern auch zu einem gebündelten Strahl zu vereinen.

Dazu erzeugen die Forscher mithilfe eines maßgeschneiderten Laserstrahls Blasen im Plasma, um damit die Energieverteilung der Elektronen zu beeinflussen. Durch zahlreiche Tricks gelang es so, einen Elektronenstrahl hoher Qualität herzustellen. Malka hofft, dass derartige von Plasmabeschleunigern erzeugte Strahlen in Zukunft beispielsweise in der medizinischen Diagnostik eingesetzt werden können.

Parallel zu dieser Studie haben auch zwei Forschergruppen aus Großbritannien und den USA ihre Forschungsergebnisse auf diesem Gebiet in derselben Ausgabe von Nature veröffentlicht.

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Stefan Maier
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