Neuartiger Teilchenbeschleuniger soll nur halb so viel Energie brauchen

Teilchenbeschleuniger sind notwendig, um Grundlagen der Physik zu entschlüsseln und das Verhalten von winzigen Bausteinen des Universums zu erforschen. Anlagen, wie das bekannte CERN in der Schweiz, benötigen aber große Energiemengen, um ihre Experimente durchführen zu können.

Ein Forschungsteam des US-amerikanischen SLAC National Accelerator Laboratory und der Stanford University hat nun ein Konzept für einen Beschleuniger vorgelegt, der wesentlich energieeffizienter als bisher arbeiten soll und so den Erfordernissen einer Gesellschaft entspricht, die den Klimawandel bekämpfen will.

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Von 150 auf 77 Megawatt

Der Vorschlag des Forscher*innenteams nennt sich Cool Copper Collider oder C3. Dabei soll es sich um einen linearen Beschleuniger handeln - im Gegensatz zu ringförmigen wie CERN. Beide Typen sind für verschiedene Arten von Experimenten besser geeignet. Lineare Beschleuniger eignen sich etwa besser für Experimente, bei denen die Energie von Teilchen nicht durch die Leitung in kreisförmige Bahnen abgeschwächt werden soll.

Das Forscher*innenteam hat beim Design von C3 an mehreren Punkten angesetzt, um den Energieverbrauch zu reduzieren. So wurde etwa eine neuartige Struktur für den Partikelstrahl gewählt und Verbesserungen beim Betrieb von Klystronen vorgenommen. Das sind Elektronenröhren, die elektromagnetische Felder aufbauen. Der Stromverbrauch von C3 im Betrieb soll gegenüber bisher üblichen Bauweisen von rund 150 Megawatt auf 77 Megawatt reduziert werden.

Nicht mehr nur an Kosten denken

Der Strombedarf des linearen Teilchenbeschleunigers soll durch einen Solarpark abgedeckt werden. Eine große Photovoltaikanlage soll Energiespeicher füllen, um im Betrieb große Leistungen abrufen zu können. "Wenn man große wissenschaftliche Tätigkeiten diskutiert, ist es nun Pflicht, nicht mehr nur an Kosten zu denken, sondern auch an den Einfluss auf die Umwelt", zitiert Interesting Engineering Caterina Verniere vom SLAC. Auch der CO2-Fußabdruck der Teilchenphysik spiele eine Rolle.