Beiträge von stefan-h im Thema „Teilchenbeschleuniger in Genf“

stefan-h · 20. März 2015

Hi, <blockquote id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote">Die Magnete -sofern vorhanden- dienen bei modernen Beschleunigern meist zur Ablenkung auf eine kreisförmige Bahn und zur Strahlfokussierung. Die haben ein konstantes Feld<hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote">Na ja, so ganz konstant darf das nicht sein. Bei jedem Umlauf wird das Teilchenpaket schneller und um es korrekt exakt auf seiner Bahn in der Mitte der Röhre zu halten muss das Feld angepasst werden.

Wie schnell dasin CERN passiert- keine Ahnung, aber auf der Anlage in Heidelberg flitzen die Teilchen mehr als eine Million mal pro Sekunde im Kreis- also muss das Feld auch im Megaherzbereich schrittweise erhöht werden. Nicht umsonst dauert die korrekte Justage der kompletten Anlage gut 1-1 1/2 Jahre. Medizinisch soll auf kleiner 0,4mm genau bestrahlt werden. In CERN sollen sich zwei Partikelpakete treffen, die werden also noch exakter justieren müssen.

Stefan

stefan-h · 11. März 2015

Hi Ulrich,

wie sollen denn die Teilchen dann beschleunigt werden? Pusten von hinten? [:D] <blockquote id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote">A radiofrequency (RF) cavity is a metallic chamber that contains an electromagnetic field. Its primary purpose is to accelerate charged particles.<hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"> http://home.web.cern.ch/about/…g/radiofrequency-cavities

Und ein elektormagnetisches Feld wird unter anderem durch einen Elektromagneten erzeugt, in dem Sinn passt meine Aussage also. [:)]

Der XFEL ist doch ein Röntgenlaser- der hat mit einem Synchrotron recht wenig zu tun. Das Prinzip um dabei zu beschleunigen in besonders geformten Hohlräumen, den so genannten Resonatoren, entspricht einem Linac. Den gibt es in CERN ebenso wie z.B. in der Anlage von HIT zwecks Vorbeschleunigung, ein Synchrotron benötigt eine gewisse Grundgeschwindigkeit damit es funktionieren kann.

Gruß
Stefan

stefan-h · 11. März 2015

Hi Ulrich,<blockquote id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote">wer hat dir denn solchen Quatsch erzählt? <hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote">Tja, einer der Kollegen der GSI vom Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung. Die GSI hat für HIT den Beschleuniger gebaut und die Jungs arbeiten sonst in Darmstadt an ihren Beschleunigern bzw. auch mal ein bisserl mit in CERN.

Wenn du die Magnete für Beschleunigung mit Gleichstrom betreibst passiert nicht viel. [:D]

Siehe auch hier - http://de.wikipedia.org/wiki/Synchrotron

Bei der Anlage in HIT werden schöne alte Senderröhren (Trioden) im Leistungsbereicht einiger hundert Kilowatt eingesetzt, Frequenz ist dort rund 850MHz. Immer schön passend zum Takt- wenn ein Partikelpaket vorbeirauscht muss das Magnetfeld passende Polarität haben damit beschleunigt werden kann.

Auch in einem Linac arbeiten hochfrequente Wechselfelder zur Beschleunigung.

Gruß
Stefan

stefan-h · 11. März 2015

Hi,

na ja, es kann schon etwas mehr passieren als nur ein Kurzschluss.

Der wirkt natürlich auch heftig, bei den Dipolmagneten wirkt ein Strömchen von schlappen 11850A pro Magnet- bei Hochfrequenz von 400MHz.

Dazu kann bei einem Schadensfall Kühlmittel (insgesamt sind das 120 Tonnen flüssiges Helium) austreten, die Magnete werden auf auf 1.9 K (–271.3°C) heruntergekühlt.

Die Dipolmagnete und auch die Quadrupolmagnete erzeugen auch reichlich Strahlung im Betrieb. Das Magnetfeld bei den Dipolen mit einer Feldstärke von rund 8,33T ist dabei für einen Menschen kein Problem. Es wirkt ja nach innen und Magnetfelder sind auch für Menschen nicht schädlich (siehe Magnetresonanztomografen=MR).

Die für Menschen schlimmste Auswirkung wäre ein Ausfall der Strahlführung und damit unkontrollierter Austritt des Partikelstrahls- trifft der einen Menschen würde das wohl zum sofortigen Tod führen, stünde der Mensch in der Nähe würde er massiv geschädigt. Die Partikel erzeugen beim Auftreffen auf die Tunnelwand und auch schon beim Durchdringen des Aufbaus sehr starke Neutronenstrahlung.

Daher darf sich während des Betriebs auch keine Person im Tunnel befinden. Selbst bei den "kleinen" Beschleunigern, wie in Heidelberg genutzt, muss vor einschalten sichergestellt werden, das sich niemand im Bereich Beschleuniger und Strahlführung aufhält. Der Bereich des Linacs (der Linearbeschleuniger ist ständig in Betrieb) ist auch dauerhaft gesperrt. Bei einem Linac treten auch in direkter Umgebung höhere Streustrahlungen auf.

Gruß
Stefan

stefan-h · 11. März 2015

Hallo Laura, <blockquote id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote">Jetzt sollen die Teilchen noch kleiner gemacht werden.<hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote">Nein, an der Größe der Teilchen kann man nichts ändern. Ein längerer Tunnel mit einer längeren Beschleunigungsstrecke würde es aber einfacher machen, die Teilchen auf noch höhere Geschwindigkeit zu bringen bzw. auch schwerere Teilchen wie Bleiionen auf entsprechend hohe Geschwindigkeiten zu beschleunigen. Aktuell liegen die in CERN erreichbaren Geschwindigkeiten für Protonen bei etwa 3 m/s unter der Lichtgeschwindigkeit.<blockquote id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote">Mit Hilfe einer Vakuumroehre werden Teilchen sich wohl auch schneller bewegen koennen.<hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote">Das Innere der Beschleunigerröhre ist bereits jetzt ein Hochvakuum. Sonst würde das Ganze nicht funktionieren. <blockquote id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote">Auf der ganzen Welt gibt es insgesamt schon 30000 Teilchenbeschleuniger und sie sollen immer groesser werden.
<hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote">Na ja, große Beschleuniger gibt es weltweit nicht so viele. Und prinzipiell ist jede Röntgenröhre oder jede Bildröhre eines alten Fernsehers ein Teilchenbeschleuniger- so gesehen gibt es also unzählige. [:)] <blockquote id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote">Es sollen sogar Protonenstrahlen erfunden werden die Krebs besiegen, was eine wahre Sensation waere<hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote">Protonenstrahlen müssen nicht erfunden werden, die gibt es- eben z.B. in Beschleunigern. Und an der Nutzung selbiger, um damit Krebszellen zu bestrahlen, wird seit Jahren seit Jahren erfolgreich geforscht bzw. mit Protonen auch seit Jahren erfolgreich behandelt. Man nutzt dabei auch an einigen wenigen Anlagen auch erfolgreich Kohlenstoffionen.

Schau mal auf diesen Link drauf- HIT Heidelberg. Für diese Anlage habe ich an der Entwicklung der Patientenlagerung und dem Röntgensystem zur Kontrolle der Patientenposition mehrere Jahre mitgerbeitet. Die Anlage ist seit mehreren Jahren erfolgreich in Betrieb und eine dritte Quelle für Sauerstoffionen wurde inzwischen ergänzt. HIT ist damit weltweit eine der ganz wenigen Anlagen, an denen wahlweise mit Protonen oder Kohlenstoff- bzw. nun auch Sauerstoffionen bestrahlt werden kann. Die erreichbare Geschwindigkeit liegt hier bei ca. 2/3 Lichtgeschwindigkeit, der Beschleuniger hat auch nur ca. 20m Durchmesser.

Eine zweite Anlage dieser Art wurde in Marburg errichtet (klick mich)- hier ist unter Ablauf beschrieben wie das vor sich geht. In Marburg wird derzeit die Anlage neu justiert, das ist nötig um eine Freigabe für Behandlungen zu erhalten. Eine dritte baugleiche Anlage steht in Shanghai, dort ist der Patientenbetrieb (Behandlung) bereits aufgenommen. Ich war mehrmals in Shanghai um dort die Anlage auf den nötigen Stand zur Abnahme zu bringen. <blockquote id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote">Wie schaetzt ihr die gegebenen Gefahren ein und welche astronomieschen Erkenntnisse erhofft ihr euch?
<hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote">Gefahren durch Teilchenbeschleuniger? Für Außenstehende keine. Erkenntnisse dagegen wird es noch reichlich geben.

Gruß
Stefan