Wie funktioniert ein Linearbeschleuniger?

Das Prinzip des Linearbeschleunigers ähnelt dem eines klassischen Fernsehers. In einer Fernsehröhre lösen sich im Vakuum aus einem glühenden Draht Elektronen. Sie werden mit einer elektrischen Spannung beschleunigt und auf die Innenseite des Bildschirmes katapultiert. Die Spannung – sozusagen der Kick, den die Elektronen bekommen – ist im Fernseher 20.000 Volt stark. Jedes Elektron hat damit eine Energie von 20.000 Elektronenvolt. „Wenn ich im Vergleich dazu eine Murmel werfe, trägt das Elektron verschwindend wenig Energie mit sich, weil es fast nichts wiegt“, erklärt Jens Knobloch, der das HZB-Institut "SRF - Wissenschaft und Technologie" leitet. „Und in BERLinPro machen wir im Prinzip das gleiche, nur nicht in einer Fernsehröhre, sondern in supraleitenden Kavitäten, die mit flüssigem Helium gekühlt werden.“ Und mit dem Unterschied, dass in BERLinPro die Elektronen die 2500-fache Energie erhalten.

Diese Kavitäten sind Metallröhren aus Niob, in denen Mikrowellen ganz gleichmäßig hin und her wandern, 1,3 Milliarden Mal in der Sekunde. Wenn sie von einer Wand zur anderen gewandert sind, werden sie vom Metall reflektiert und kehren um. „Stelle ich die Wellenlänge nun so ein, dass sie genau doppelt so lang ist wie die Metallröhre, entsteht in der Röhre ein sehr starkes elektromagnetisches Feld, eine stehende Welle“, sagt Jens Knobloch. Wenn genau zum richtigen Zeitpunkt ein Elektron in dieses Feld hineingelassen wird, gibt das Mikrowellenfeld diesem Elektron einen gewaltigen elektromagnetischen Tritt und beschleunigt es auf 15 Millionen Elektronenvolt. Hat es alle Kavitäten in BERLinPro durchlaufen, fliegt es mit 50 Millionen Elektronenvolt aus dem Beschleuniger.

Was anschließend mit dem Elektronenstrahl passiert, hängt von der Frage der Wissenschaftler ab. Würde er durch spezielle Magnetsysteme geschleust werden, könnte er Synchrotronlicht abstrahlen. Bei dem Projekt BERLinPro geht es jedoch erst einmal nur darum, die Energie wieder zurückzugewinnen.