Der weltweit stärkste Magnet für Neutronenexperimente wird in Berlin errichtet
Modell des Hochfeldmagneten im Maßstab 1:5
Blick in die Neutronenleiterhalle 2, den zukünftigen Standort des Hochfeldmagneten.
Der Kooperationsvertrag zwischen dem Hahn-Meitner-Institut Berlin (HMI) und dem National High Magnetic Field Laboratory (NHMFL) Tallahassee (Florida State University) zum Bau eines neuen Hochfeldmagneten ist unterzeichnet worden. Er wird der weltweit stärkste Magnet für Neutronenstreuexperimente. Von den Experimenten an dem Magneten erwarten Forscher neue Erkenntnisse zu Fragen aus der Physik, Chemie, Biologie und den Materialwissenschaften, unter anderem Beiträge zum Verständnis der Hochtemperatursupraleitung.
25 Tesla bis zirka 30 Tesla wird der neue Hochfeldmagnet erzeugen, der bis 2011 am HMI entsteht. Das ist etwa eine Million Mal so stark wie das Erdmagnetfeld. Das Tallahassee-Institut wird ihn für etwa 8,7 Millionen Dollar bauen, weitere 10 Millionen Euro kostet die notwendige Infrastruktur, zu der Anlagen für Kühlung und Stromzufuhr gehören. Das insgesamt 17,8 Millionen Euro umfassende Projekt wird zu 90 Prozent vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) finanziert, den Rest trägt die Senatsverwaltung für Bildung, Wissenschaft und Forschung des Landes Berlin. Es sichert dem HMI seine internationale Spitzenposition, die es auf dem Gebiet der Neutronenforschung kombiniert mit starken Magnetfeldern und tiefen Temperaturen einnimmt.
„Schon jetzt kommen Wissenschaftler aus aller Welt zu uns, weil sie hier mithilfe von Neutronen Materie bei extremen äußeren Bedingungen untersuchen können. Mit dem neuen Magneten können sie Experimente durchführen, die nirgendwo sonst auf der Welt möglich sind“, sagte Professor Michael Steiner, der wissenschaftliche Geschäftsführer des HMI, am Donnerstag in Berlin. Thomas Rachel, Parlamentarischer Staatssekretär im BMBF, sagte auf der Pressekonferenz: „Mit diesem Großgerät wird das Hahn-Meitner-Institut selbst zu einem Magneten, der Forscher aus aller Welt nach Berlin zieht.“
Von den Experimenten an dem Magneten erwarten Forscher neue Erkenntnisse zu Fragen aus der Physik, Chemie, Biologie und den Materialwissenschaften, unter anderem Beiträge zum Verständnis der Hochtemperatursupraleitung – der Fähigkeit einzelner Substanzen, Strom schon bei höheren Temperaturen ohne Widerstand zu leiten.
Um den Magneten zu bauen, müssen die Ingenieure an die Grenze des Machbaren gehen. Sie verwenden im Inneren, wo die Kräfte am stärksten sind, eine Kupferspule. Die äußere, in Reihe geschaltete Spule, besteht aus supraleitendem Material, das mit flüssigem Helium gekühlt wird. Mit dieser so genannten Hybridbauweise können die extremen Felder unter möglichst sparsamem Energieeinsatz erzeugt werden. Außerdem musste eine speziell an den Hochfeldmagneten angepasste Neutroneninstrumentierung entwickelt werden.
Dieses Know-how ist im HMI vorhanden – ein wichtiger Grund, weshalb die Helmholtz-Gemeinschaft dieses Projekt fördert. Professor Jürgen Mlynek, Präsident der Helmholtz-Gemeinschaft, sagte in Berlin: „Das Hahn-Meitner-Institut verfügt über sehr viel Erfahrung beim Betrieb starker Magnete und bei der Entwicklung von Neutronenexperimenten. Auf Grund dieser einzigartigen Expertise wird das Helmholtz-Zentrum auch dieses ehrgeizige Projekt zum Erfolg führen.“
- Neue Option, um Eigenschaften von Seltenerd-Elementen zu kontrollierenDie besonderen Eigenschaften von magnetischen Materialien aus der Gruppe der Seltenen Erden gehen auf Elektronen in der 4f-Schale zurück. Bislang galten die magnetischen Eigenschaften der 4f-Elektronen als kaum kontrollierbar. Nun hat ein Team von HZB, der Freien Universität Berlin und weiteren Einrichtungen erstmals gezeigt, dass durch Laserpulse 4f-Elektronen beeinflusst – und damit deren magnetische Eigenschaften verändert werden können. Die Entdeckung, die durch Experimente am EuXFEL und FLASH gelang, weist einen neuen Weg zu Datenspeichern mit Seltenen Erden.
- BESSY II zeigt, wie sich Feststoffbatterien zersetzenFeststoffbatterien können mehr Energie speichern und sind sicherer als Batterien mit flüssigen Elektrolyten. Allerdings halten sie nicht so lange und ihre Kapazität nimmt mit jedem Ladezyklus ab. Doch das muss nicht so bleiben: Forscherinnen und Forscher sind den Ursachen bereits auf der Spur. In der Fachzeitschrift ACS Energy Letters stellt ein Team des HZB und der Justus-Liebig-Universität Gießen eine neue Methode vor, um elektrochemische Reaktionen während des Betriebs einer Feststoffbatterie mit Photoelektronenspektroskopie an BESSY II genau zu verfolgen. Die Ergebnisse helfen, Batteriematerialien und -design zu verbessern.
- HZB-Magazin lichtblick - die neue Ausgabe ist da!Auf der Suche nach dem perfekten Katalysator bekommt HZB-Forscher Robert Seidel nun Rückenwind – durch einen hochkarätigen ERC Consolidator Grant. In der Titelgeschichte stellen wir vor, warum die Röntgenquelle BESSY II für sein Vorhaben eine wichtige Rolle spielt.