Teilchenbeschleuniger Fair Zeitreise Richtung Urknall

Was passierte im gerade entstandenen Universum kurz nach dem Urknall? Antworten darauf soll der Teilchenbeschleuniger Fair liefern. In Darmstadt ist heute der Startschuss für das ehrgeizige Projekt gefallen.
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Das Luftbild zeigt das Baufeld der in Darmstadt geplanten Teilchenbeschleunigeranlage Fair. Im Vordergrund ist die Schneise des Beschleunigerrings zu sehen. Quelle: dpa
Beschleuniger Fair

Das Luftbild zeigt das Baufeld der in Darmstadt geplanten Teilchenbeschleunigeranlage Fair. Im Vordergrund ist die Schneise des Beschleunigerrings zu sehen.

(Foto: dpa)

DarmstadtStartschuss für eine Zeitreise in die Anfänge des Universums: Mit dem Teilchenbeschleuniger Fair (Facility for Antiproton and Ion Research) wollen Wissenschaftler Rätsel des Universums lösen. Gelüftet werden sollen unter anderem Geheimnisse aus der Zeit kurz nach dem Urknall vor etwa 13,8 Milliarden Jahren. Am heutigen Dienstag (4. Juli) hat der Bau der Anlage offiziell begonnen, der volle Betrieb ist für 2025 geplant.

Auf einer Fläche von 20 Hektar entsteht Fair am GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung in Darmstadt. „Das Projekt wird die Grenze unseres Wissens über das Universum weiter nach vorne schieben“, sagt der wissenschaftliche Geschäftsführer von Fair und GSI, Paolo Giubellino. Und Jörg Blaurock, technischer Geschäftsführer von Fair und GSI, ergänzt: „Das ist eine hochkomplexe Anlage. Wir wollen einzigartige Experimente durchführen.“

Mit Röntgenblick die Nanowelt erkunden
Röntgenlaser XFEL
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Nach fünfjähriger Bauzeit ist die Röntgenlaseranlage European XFEL am Hamburger Stadtrand nahezu fertig. Auf einer Feier mit 400 Gästen wird die Anlage am Donnerstag (6. Oktober) symbolisch in Betrieb genommen.

Im Beschleuniger-Tunnel
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Nach der Zeremonie in der Experimentierhalle in Schenefeld wird es allerdings noch einige Zeit dauern, bis der erste Elektronenstrahl durch die 3,4 Kilometer lange Tunnelanlage rast. Zunächst muss der Elektronen-Beschleuniger auf minus 271 Grad heruntergekühlt werden, nur zwei Grad über dem absoluten Nullpunkt. (Foto: DESY)

Start Anfang 2017
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Der erste Elektronenstrahl soll Anfang 2017 auf die Reise geschickt werden, einige Zeit später dann der erste Röntgenstrahl. Ein 1,7 Kilometer langer Linearbeschleuniger soll die Elektronenpakete auf annähernd Lichtgeschwindigkeit bringen.

XFEL-Kontrollraum
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Mit großer Spannung sehen die Forscher und Konstrukteure des europäischen Projekts dem Start des Nutzerbetriebs Mitte 2017 entgegen. Die Wissenschaftler wollen mit den ultrahellen Röntgenblitzen Prozesse in der Nanowelt sichtbar machen. (Foto: DESY)

Röntgenlaser XFEL
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Forscher hoffen, die Struktur von Biomolekülen entschlüsseln zu können. Sie wollen das Verhalten von Materie unter extremem Druck beobachten und daraus zum Beispiel Rückschlüsse auf die Verhältnisse auf anderen Planeten ziehen. (Foto: DESY)

Größter Röntgenlaser weltweit
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Der European XFEL (X-ray Free-Electron Laser) wird der größte und leistungsfähigste Röntgenlaser weltweit sein. Die USA und Japan haben bereits derartige Anlagen, allerdings nicht mit der Kapazität. Auch Korea und die Schweiz bauen eigene Röntgenlaser. (Foto: DESY)

XFEL-Zentrale in Hamburg
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An dem europäischen Konsortium sind 17 Forschungseinrichtungen beteiligt. Die Federführung liegt beim Deutschen Elektronen-Synchrotron (Desy) in Hamburg, das auch Hauptgesellschafter des European XFEL ist. (Foto: DESY)

Herzstück der neuen Anlage ist ein 1,1 Kilometer langer Ringbeschleuniger, der 17 Meter tief unter der Erde verläuft. Er wird an den bestehenden GSI-Beschleuniger angedockt, der etwa 200 Meter Umfang hat.

Elektrisch geladene Teilchen, Ionen und Antiprotonen mit einem Durchmesser von rund einem Zehnmillionstel Millimeter nehmen hier extrem hohes Tempo auf. In der neuen Anlage sollen sie etwa 297.000 Kilometer pro Sekunde und damit fast Lichtgeschwindigkeit erreichen. Dann prallen sie auf einen Widerstand, auf eine Folie oder biologische Zellproben.

Dabei wollen Forscher beobachten, wie beim Zusammenstoß durch den extremen Druck und die extreme Temperatur neue Teilchen und Materieformen entstehen. Daraus können Wissenschaftler Rückschlüsse auf die Entwicklungsgeschichte des Universums ziehen.

Beim Aufprall sollen auch extrem hohe Temperaturen erzeugt werden, wie sie im Inneren von explodierenden Sternen entstehen. Wegen der Strahlung müssen die Gebäude der Anlage bis zu acht Meter dicke Betonwände haben.

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