Der erste Magnet, der speziell für die zukünftige Beschleunigeranlage FAIR neu entwickelt wurde, ist fertig gestellt. Der Elektro-Magnet ist supraleitend, hat eine Länge von fast drei Metern und wiegt über drei Tonnen. Es werden 108 Magnete dieser Art für FAIR benötigt. Ingenieure und Physiker der GSI werden den nun fertig gestellten Magneten in den nächsten Monaten umfangreichen Tests unterziehen. Wenn diese erfolgreich verlaufen, kann mit der Serienproduktion begonnen werden. Magnete sind zentrale Komponenten von Teilchenbeschleunigern, mit denen die Teilchen gelenkt und auf Kreisbahnen gehalten werden.

Für den Einsatz an FAIR liefert der Magnet hohe magnetische Feldstärken von bis zu 1,9 Tesla. Dies ist fast hunderttausend Mal stärker als das Magnetfeld der Erde, in dem sich eine Kompassnadel bewegt. Die besondere Eigenschaft des neuen Magneten ist, dass sich sein Magnetfeld in weniger als einer Sekunde kontrolliert hoch- und runterregeln lässt. Der neue Magnet ist supraleitend und wird deshalb mit flüssigem Helium auf minus 269 Grad Celsius gekühlt, das sind vier Grad über dem absoluten Nullpunkt.

Ab September werden Ingenieure und Physiker der GSI die Eigenschaften des Magneten über mehrere Monate testen. Dazu haben sie einen eigenen neuen Teststand eingerichtet. Nach den Tests werden sie entscheiden, ob die Serienproduktion der Magnete, insgesamt 108 Stück, beginnen kann.

Der Magnet wurde in den letzten vier Jahren vom JINR (Joint Institute for Nuclear Research) in Dubna / Russland und der GSI entwickelt. Gefertigt wurde er von der Firma Babcock Noell in Würzburg. Diese Art von Magneten wird innerhalb der FAIR-Anlage am größten Kreisbeschleuniger eingesetzt werden, der einen Umfang von 1100 Metern besitzt.

Die Aufgabe von Magneten im Kreisbeschleuniger ist es, die Teilchen auf einer Kreisbahn zu halten. Auf der Kreisbahn durchlaufen die Teilchen eine kurze Beschleunigerstrecke und werden dort bei jedem Umlauf weiter beschleunigt. Für die Magnete gibt es zwei wichtige Anforderungen. Sie müssen eine hohe Magnetfeldstärke erreichen, denn je höher das Magnetfeld desto höhere Teilchengeschwindigkeiten lassen sich erreichen. Außerdem müssen sich die Magnete extrem schnell ansteuern lassen, denn von Umlauf zu Umlauf werden die Teilchen schneller und dementsprechend müssen die Magnetfelder erhöht werden, bis zu einer Millionen Mal pro Sekunde.

FAIR steht für "Facility for Antiproton and Ion Research". Es ist weltweit eines der größten Forschungsvorhaben für die physikalische Grundlagenforschung. FAIR ist eine Beschleunigeranlage, die Antiprotonen- und Ionenstrahlen mit bisher unerreichter Intensität und Qualität liefern wird. Die FAIR-Anlage wird aus acht Kreisbeschleunigern, von denen die beiden größten einen Umfang von 1100 Metern besitzen, zwei Linearbeschleunigern und rund 3,5 Kilometern Strahlführungsrohren bestehen. Die bereits existierenden GSI-Beschleuniger werden dabei als Vorbeschleuniger dienen. An FAIR wird eine nie dagewesene Vielfalt an Experimenten möglich sein, durch die Forscher aus aller Welt neue Einblicke in den Aufbau der Materie und die Entwicklung des Universums, vom Urknall bis heute, erwarten.

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Neu entwickelter Magnet für die FAIR-Beschleunigeranlage

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Foto: C. Grau, GSI

Neu entwickelter Magnet für die FAIR-Beschleunigeranlage

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Foto: J. Guse, GSI