Laser als Teilchenbeschleuniger

Teilchenbeschleuniger spielen als technologisch ausgereifte Instrumente in der modernen Wissenschaftslandschaft eine zentrale Rolle - angefangen bei der Grundlagenforschung bis hin zu medizinisch-therapeutischen Anwendungen. Ihre Größe erschwert jedoch eine weitere dezentrale Verbreitung. Großes Interesse finden daher neue Technologien und allen voran die Methode der Laserbeschleunigung, die diese Beschränkungen in Zukunft aufheben könnten.

Das Forschungszentrum Dresden-Rossendorf wird in den kommenden Jahren einen Hochintensitäts-Laser mit einer Leistung von 100 Terawatt (TW) aufbauen. Hierzu wurde vor kurzem die Projektgruppe "Laser-Teilchenbeschleunigung" unter der Leitung von Herrn Dr. Ulrich Schramm eingerichtet. Die Projektgruppe soll die vorhandene Expertise im Bereich des Rossendorfer Elektronen-Beschleunigers "Strahlungsquelle ELBE" mit dem aufstrebenden Feld der Laserbeschleunigung bündeln. Mit der Installation eines 100TW-Hochleistungslasers und dank der Nähe zur Strahlungsquelle ELBE und dem Hochfeld-Magnetlabor Dresden wird im FZD eine weltweit herausragende Infrastruktur entstehen.

Demonstriert wurden mit der Laserbeschleunigung in diesem Jahr in Berkeley (USA) bereits Elektronenstrahl-Energien guter Strahlqualität von 1 Gigaelektronenvolt (GeV) bei einer Beschleunigerlänge von nur wenigen Millimetern, verglichen mit einer Länge von etwa 100 Metern in konventioneller Bauart. Aufgrund ihrer hohen Dichte eignen sich laserbeschleunigte Strahlen hervorragend für moderne Lichtquellen im Röntgenbereich. Obwohl diese Technologie noch weit von der Marktreife entfernt ist, erfordert es keine große Phantasie, das Potential beispielsweise im Bereich kompakter Strahlentherapie-Anlagen zu erfassen. In Kooperation mit dem Zentrum für Innovationskompetenz "Medizinische Strahlenforschung in der Onkologie - OncoRay" in Dresden soll im FZD diese Technologie zur Anwendungsreife gebracht und so der Wissenschaftsstandort Dresden um eine neue und international sichtbare Forschungsrichtung bereichert werden. Insgesamt arbeiten weltweit etwa 10 Forschergruppen an Hochleistungs-Lasern für die Teilchenbeschleunigung. Somit handelt es sich um ein an vorderster Front der Wissenschaft stehendes Instrument.

Prof. Roland Sauerbrey, der Wissenschaftliche Direktor des FZD, verfügt ebenso wie der neue Projektgruppenleiter Dr. Ulrich Schramm über breite Erfahrungen auf diesem Gebiet. Er skizziert den Aufbau des neuen Gebietes im FZD wie folgt: "In einem ersten Schritt wollen wir unseren modernen, supraleitenden Beschleuniger ELBE mit einem Hochleistungslaser so verbinden, dass eine neuartige Quelle für Röntgenstrahlung mit ganz neuen Eigenschaften entsteht. Damit sollen dann strahlenbiologische Untersuchungen im Hinblick auf eine zukünftige Strahlentherapie mit ultrakurzen Strahlungspulsen durchgeführt werden. In einem zweiten Schritt sollen dann noch leistungsfähigere Laserbeschleuniger und supraleitende Beschleuniger in Angriff genommen werden."

Quelle: Pressemitteilung Informationsdienst Wissenschaft e.V.