Grünes Licht für BERLinPro
Helmholtz-Zentrum Berlin entwickelt neuartige Beschleunigertechnologie
Der Helmholtz-Senat, das oberste Entscheidungsgremium der Helmholtz-Gemeinschaft, hat in seiner Herbstsitzung einstimmig die Realisierung des Projekts BERLinPro unter Federführung des Helmholtz-Zentrum Berlin (HZB) empfohlen. Die Finanzierung des Projekts als strategische Ausbauinvestition ist damit sichergestellt. Über eine Laufzeit von fünf Jahren investieren die Helmholtz-Gemeinschaft, das Land Berlin und das HZB insgesamt 25 Millionen Euro.
Mit dem Projekt BERLinPro will das HZB zusammen mit seinen Partnern in der Helmholtz-Gemeinschaft und weltweit eine neuartige Beschleunigertechnologie weiterentwickeln und das Prinzip des „Energy Recovery Linac" (ERL, deutsch: Linearbeschleuniger mit Energierückgewinnung) auf eine neue technologische Basis stellen. Gelingt BERLinPro, werden die Leistungsparameter von ERLs um Größenordnungen gesteigert. Zahlreiche neue Anwendungen wären mit ERL-Technologien, die auf BERLinPro fußen, in der Zukunft möglich.
Zum Beispiel könnten solche Technologien als so genannte „Inverse Compton Scattering Strahlungsquelle" in der medizinischen Therapie und Diagnostik eingesetzt werden. Für die Teilchenphysik könnten neue Elektronenkühler entwickelt werden, die die Grenzen der konventionell eingesetzten elektrostatischen Kühler überwinden. Des Weiteren kann die Technologie genutzt werden, um die Isotopenzusammensetzung radioaktiver Abfälle in ihrem Containment, vor der Lagerung oder Weiterbehandlung zweifelsfrei zu bestimmen. Und in Synchrotronquellen wird es mit ERL-Technologie möglich, kurze hochbrillante Lichtpulse bei sehr hohen Strömen zu erzeugen.
„Die Empfehlung, das Projekt zu finanzieren, ist eingroßer Erfolg für unser Zentrum", stellte die Geschäftsführerin des HZB, Prof. Dr. Anke Rita Kaysser-Pyzalla, nach der Senatssitzung fest: „Der Helmholtz-Senat zeigt damit sein großes Vertrauen zu den Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern am HZB. Er bestätigt, dass wir in der Beschleunigertechnologie weltweit eine Spitzenposition innehaben, die wir jetzt ausbauen können."
„Die Helmholtz-Gemeinschaft hat den Auftrag, Lösungen für gesellschaftlich relevante Probleme zu erarbeiten und dafür auch neue Technologien zu entwickeln", sagt Prof. Dr. Jürgen Mlynek, Präsident der Helmholtz-Gemeinschaft: „BERLinPro ist ein wichtiges Vorhaben, mit dem wir ganz neue Türen in der Beschleunigerphysik aufstoßen werden."
Das ERL-Prinizp wurde weltweit bisher nur für kleine Elektronenströme gezeigt. Im Rahmen von BERLinPro soll nun eine kompakte Anlage aufgebaut werden, die alle Schlüsselkomponenten einer Photonenquelle enthält. Während der 2011 beginnenden Bauphase sollen alle kritischen Komponenten entwickelt und erprobt werden – zum Beispiel die hochbrillante Elektronenquelle, supraleitende Beschleunigersektionen sowie Magnetsysteme zur Strahlrückführung. Bei bisher unerreicht hoher Strahlleistung und Brillanz sollen das ERL-Prinzip demonstriert und die Aspekte von Strahlstabilität, Kontrolle des Strahlverlusts und Flexibilität der Strahlparameter studiert werden.
In BERLinPro wird ein Linearbeschleuniger einen Elektronenstrahl erzeugen, der in so genannten Kavitäten – das sind Niob-Metallröhren, die mit flüssigem Helium auf eine Temperatur knapp über dem absoluten Nullpunkt gekühlt werden – auf eine Energie beschleunigt wird, wie es dem Durchlaufen einer Spannung von 100 Millionen Volt entspräche.
Mit dieser Energie fliegen die Elektronen in ein Strahlführungssystem, in dem sie auf eine Kreisbahn gezwungen werden.
BERLinPro soll nun zeigen, dass ein Elektronenstrahl höchster Intensität und Dichte durch dieses Strahlführungssystem geleitet und dann so zum Linearbeschleuniger zurück transportiert werden kann, dass die Elektronen dort im elektromagnetischen Feld abgebremst werden und ihre Energie an das Feld zurückgeben. Die zurückgewonnene Energie des Strahls steht dann zur Verfügung, um einen frischen Elektronenstrahl zu beschleunigen – der wiederum die gleichen exzellenten Parameter aufweist wie der Strahl aus dem Umlauf zuvor.
- Proteinkristallographie an BESSY II: Schneller, besser und automatischerViele Erkrankungen hängen mit Fehlfunktionen von Proteinen im Organismus zusammen. Die dreidimensionale Architektur dieser Moleküle ist oft äußerst komplex, liefert aber wertvolle Hinweise für das Verständnis von biologischen Prozessen und die Entwicklung von Medikamenten. Mit Röntgendiffraktion an den MX-Beamlines von BESSY II lässt sich die 3D Struktur von Proteinen entschlüsseln. Mehr als 5000 Strukturen sind bis heute an den drei MX-Beamlines von BESSY II gelöst worden. Ein Rückblick und Ausblick im Gespräch mit Manfred Weiss, dem Leiter der Makromolekularen Kristallographie.
- Was die Zinkkonzentration in Zähnen verrätZähne sind Verbundstrukturen aus Mineralien und Proteinen, dabei besteht der Großteil des Zahns aus Dentin, einem knochenartigen, hochporösen Material. Diese Struktur macht Zähne sowohl stark als auch empfindlich. Neben Kalzium und Phosphat enthalten Zähne auch Spurenelemente wie Zink. Mit komplementären mikroskopischen Verfahren hat ein Team der Charité Berlin, der TU Berlin und des HZB die Verteilung von natürlichem Zink im Zahn ermittelt. Das Ergebnis: mit zunehmender Porosität des Dentins in Richtung Pulpa steigt die Zinkkonzentration um das 5- bis 10-fache. Diese Erkenntnis hilft, den Einfluss von zinkhaltigen Füllungen auf die Zahngesundheit besser zu verstehen und könnte Verbesserungen in der Zahnmedizin anstoßen.
- Faszinierendes Fundstück wird zu wertvoller WissensquelleDas Bayerische Landesamt für Denkmalpflege (BLfD) hat ein besonderes Fundstück aus der mittleren Bronzezeit nach Berlin geschickt, um es mit modernsten Methoden zerstörungsfrei zu untersuchen: Es handelt sich um ein mehr als 3400 Jahre altes Bronzeschwert, das 2023 im schwäbischen Nördlingen bei archäologischen Grabungen zutage trat. Die Expertinnen und Experten konnten herausfinden, wie Griff und Klinge miteinander verbunden sind und wie die seltenen und gut erhaltenen Verzierungen am Knauf angefertigt wurden – und sich so den Handwerkstechniken im Süddeutschland der Bronzezeit annähern. Zum Einsatz kamen eine 3D-Computertomographie und Röntgendiffraktion zur Eigenspannungsanalyse am Helmholtz-Zentrum Berlin (HZB) sowie die Röntgenfluoreszenz-Spektroskopie bei einem von der Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM) betreuten Strahlrohr an BESSY II.