Teilchenbeschleuniger

Anlagen zur Beschleunigung elektrisch geladener Elementarteilchen (Elektronen, Protonen) und Ionen auf hohe Bewegungsenergie. Teilchenbeschleuniger kommen bei Kernumwandlungen in der Kernphysik, zu Bestrahlungen in Medizin und Technik zum Einsatz.

Man unterscheidet Einfachbeschleuniger, in denen die Beschleunigung der Teilchen durch einmaliges Durchlaufen einer sehr hohen Spannung erfolgt (Bandgeneratoren, z.B. Van de Graff, Kaskadengeneratoren) und Mehrfachbeschleuniger, bei denen die Teilchen mehrere Beschleunigungsstrecken mit niedrigen Spannungen entweder geradlinig (Linearbeschleuniger) oder auf einer kreisförmigen Bahn durchlaufen (Zyklotron, Synchro-Zyklotron, Synchrotron). Zur Beschleunigung von Elektronen werden neben dem Linearbeschleuniger die Elektronenschleuder (Betatron), für hohe Energien das Elektronensynchrotron benützt. Sehr hoch beschleunigte Teilchen dienen unter anderem zur Erzeugung von Elementarteilchen. Eine wichtige Anwendung von Elektronen mittlerer Energie ist die Tiefenbestrahlung von Krebsgeschwüren.

Der größte Kreisbeschleuniger der Welt ist seit Mitte 1989 beim europäischen Kernforschungszentrum CERN in Genf in Betrieb; die unterirdisch verlegte Beschleunigungsstrecke dieses LEP (Large Electron Positron Colider) ist 27 km lang. In Hamburg ist seit 1990 HERA (Hadron-Elektron-Ring-Anlage) mit einer Tunnellänge von 6,3 km verfügbar. Hadronen sind massereiche Teilchen wie Protonen, die in HERA mit Elektronen, die in Gegenrichtung beschleunigt werden, kollidieren. Von Magnetfeldern geführt, durchlaufen die Teilchen 50 000mal in der Sekunde den Beschleunigerring.