Helmholtz Forschungsakademie - Hessen für FAIR

Dem CRYRING gebührte der Vortritt

Dem CRYRING gebührte der Vortritt

Beim CRYRING handelt es sich um einen kleinen Synchrotron- und Speicherring, der über eine Elektronenkühlung verfügt, die sowohl für atomare als auch für molekulare Ionen eingesetzt werden kann. Mit seiner Hilfe lassen sich also schwere Ionen speichern, wieder abbremsen und gezielt für weiterführende Experimente abrufen. Eine seiner besonderen Eigenschaften ist es, dass man Teilchen bei relativ geringen Energien speichern kann, was die Präzision steigert. Dafür werden die Ionen im CRYRING auf einen Bruchteil ihrer ursprünglichen Energie abgebremst. Die verlangsamten Ionen kreisen dann mit konstanter Energie auf einer Kreisbahn und können jederzeit für Experimente genutzt werden. Zudem können die Ionen im Ring sehr stark gebündelt werden, sodass sie eine einheitlichere Energie aufweisen. Dadurch lassen sich die Ionenpakete besser kontrollieren und die Partikel können genauer untersucht werden. Grund dafür ist auch das exzellente Vakuum, das mit dem CRYRING erreicht werden kann, sodass Ionenstrahl-Lebensdauern von mehreren Sekunden bis Minuten selbst für die höchsten Ladungszustände von Ionen erreicht werden können.

Der CRYRING ist keineswegs neu im Geschäft, sondern kam bereits im Manne-Siegbahn-Labor der Universität Stockholm zum Einsatz. In den knapp 20 Jahren seines dortigen Betriebs trug er zu vielen bedeutenden wissenschaftlichen Beiträgen der Atom- und Molekularphysik bei. Um seine Fähigkeiten im Bereich intensiver Strahlen hochgeladener Ionen, exotischer Isotope und Antiprotonen jedoch weiter zu steigern, wurde der Ring von Schweden nach Darmstadt umgesiedelt und dort in einer groß angelegten Kooperation mit seinen ursprünglichen Betreibern in Schweden modernisiert. Er ist der schwedische Beitrag für den internationalen Zusammenschluss der am FAIR-Zentrum forschenden Universitäten und Forschungseinrichtungen aus der ganzen Welt.

Vor diesem symbolischen Hintergrund war er auch die erste Anlage, die bei FAIR in Betrieb genommen wurde. Dort soll er nicht nur neue Erkenntnisse für die Atom- und Kernphysik liefern, sondern auch die Inbetriebnahme weiterer Beschleuniger erleichtern. Als erster einsatzfähiger Speicherring am FAIR-Zentrum wird er für Ausbildungszwecke und für Tests der Anlage eingesetzt.

Zudem wird er die Forschung mit langsamen exotischen Ionenstrahlen im Rahmen der Kollaborationen von FAIR (SPARC, BioMat, FLAIR und NuSTAR) bei der Durchführung von Präzisionsmessungen an der Spitze der Atom- und Kernphysik vorantreiben. Aber es gibt auch die Möglichkeit, Ionen aus dem Ring zu extrahieren und für materialwissenschaftliche Experimente nutzbar zu machen. In diesem Fall werden Proben mit Ionen beschossen, um sie entweder zu charakterisieren oder um gezielt deren Eigenschaften zu verändern. Damit gehören nicht nur die Atom- und Molekülphysik zu den Forschungsgebieten, die am CRYRING zum Einsatz kommen, sondern auch die Kernphysik sowie die Material- und Biowissenschaften. Internationale Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler aus all diesen Bereichen werden künftig gemeinsam an der Forschungsanlage experimentieren und auf die Helmholtz Akademie Hessen für FAIR mit ihrem Knowhow zurückgreifen.

Dem CRYRING gebührte der Vortritt