Basiswissen

Kreisbeschleuniger, auch Ringbeschleuniger genannt, bringen geladene Teilchen auf fast kreisförmigen Bahnen auf hohe Geschwindigkeiten. Dabei durchlaufen die Teilchen die Kreisbahn mehrfach hintereinander.

Bildbeschreibung und Urheberrecht — 354 Mete Umfang, also mehr als 100 Meter Durchmesser: In diesem Synchrotron bei Paris können Elektronen auf 2,75 GeV beschleunigt werden. Sie erreichen dabei nach 1,2 μs fast die Lichtgeschwindigkeit und durchlaufen den Ring 847.000-mal pro Sekunde. SOLEIL liefert Photonen aus einem Energiebereich von 0,4 meV bis 100 keV, also von Infrarotstrahlung über ultraviolettes Licht bis zu harter Röntgenstrahlung. Die Erzeugung von Synchrotron-Strahlung ist hier das Ziel. © Chaix & Morel et associés ☛

Vorteil

Da die Teilchen über mehrfache Durchläufe hintereinander beschleunigt werden können, sind Kreisbeschleuniger bei derselben angestreben Endgeschwindigkeit der Teilchen platzsparender als Linearbeschleuniger.

Nachteile

Bei hohen Geschwindigkeiten treten starke Zentrifugalkräfte auf. Diese müssen durch starke und aufwändig zu erzeugende Magnetfelder kompensiert werden. Je nach Bauweise müssen die Magnetfelder der ständig sich änderndern Teilchengeschwindigkeit angepasst werden, was ebenfalls sehr aufwändig sein kann. Auch Strahlen abgelenkte Teilchen bei hohen Energie unerwünschte Strahlung ab, die Synchrotronstrahlung.

Bauarten

Groß, aufwändig, leistungsstark Synchrotron ↗

Ähnlich Zyklotron, für Elektronen Betatron ↗

Klein, relativ einfach zu bauen Zyklotron ↗

Beispiele

Der Large Hadron Collider am CERN LHC ↗