Die Gesellschaft für Schwerionenforschung (GSI) in Darmstadt-Wixhausen ist ein Forschungsinstitut, das 1969 gegründet wurde, um Forschung an und mit Schwerionenbeschleunigern zu betreiben. Gesellschafter sind die Bundesrepublik Deutschland (90 %) und das Land Hessen (10 %). Die GSI ist in der Helmholtz-Gemeinschaft Deutscher Forschungszentren eingegliedert.

Die GSI unterhält drei Anlagen:

• UNILAC ist ein Linearbeschleuniger, der ionisierte Atome (Ionen) bis zu etwa 20 % der Lichtgeschwindigkeit beschleunigen kann. Er wird vor allem als Vorstufe für den SIS benutzt.
• SIS ist ein Synchrotron, der die Ionen bis zu 90 % der Lichtgeschwindigkeit bringen kann.
• ESR ist ein Speicherring, der bei Bedarf die von SIS beschleunigten Ionen aufnehmen und speichern kann.

Zusätzlich zu den Ionenbeschleunigern befinden sich an der GSI noch zwei Hochenergie Lasersysteme zur Erzeugung heißer und dichter Plasmen:

• nhelix erreicht Leistungen bis zu 10 Gigawatt (Nanosecond High Energy Laser for Heavy Ion Experiments)
• Phelix ist der "Große Bruder" des nhelix und soll Leistungen bis zu einem Petawatt erbringen (Petawatt High Energy Laser for Heavy Ion Experiments)

An den bei GSI stattfindenden Experimenten sind auch Forscher verschiedenener deutscher und ausländischer Universitäten und Forschungszentren beteiligt. Der Schwerpunkt liegt in der Atom- und der Kernphysik, aber auch praktische Anwendung wie zum Beispiel Strahlentherapie kommen hier zum Zuge.

Zu den großen Erfolgen der GSI zählen unter anderen die Synthese der chemischen Elemente Hassium, Meitnerium, Darmstadtium, Roentgenium und Ununbium.

Entwicklung

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Im Februar 2003 gab die Bundesregierung die Zusage, den Ausbau der GSI zu einem internationalen Beschleunigerzentrum für die Forschung mit Ionen- und Antiprotonenstrahlen (FAIR für Facility for Antiproton and Ion Research) zu 75 % zu finanzieren. Die fehlenden 25 % der Kosten sollen von internationalen Partnern getragen werden.

Es ist geplant, dieses Zentrum von 2006-2012 zu bauen. Der Ausbau soll 675 Mio. Euro kosten. Kernstück ist ein Doppelringbeschleuniger mit 1100 m Umfang. Im Jahr 2014 sollen erste Experimente durchgeführt werden.

Die bestehende GSI-Anlage mit dem SchwerIonen-Synchrotron SIS dient als Vorbeschleuniger für den neuen Beschleunigerkomplex FAIR. In dessen Zentrum steht die Synchrotron-Doppelring-Anlage SIS 100/300. An diese schließen sich an: der Hochenergie-Speicherring HESR, der Collector-Ring CR und Recycled-Experimental-Storage-Ring RESR, der Neue-Experimentier-Speicherring NESR sowie der Super-Fragment-Separator SFRS. Dabei können bis zu fünf große Forschungsprogramme mit unterschiedlichen Anforderungen parallel durchgeführt werden.

Mit dem Projekt will man neue Einblicke in die Struktur der Materie und die Evolution des Universums ermöglichen, aber auch im Anwendungs- und Innovationsbereich arbeiten.Die Anlage soll mit hochenergetischen Antiprotonenstrahlen Erkenntnisse zur Entstehung der schweren Elemente gewinnen sowie grundlegende Fragen über die Starke Kraft zwischen den elementaren Bausteinen der Materie klären. Außerdem soll durch die Erzeugung eines Quark-Gluon-Plasmas ein Zustand der Materie näher untersucht werden, der Sekundenbruchteile nach dem Urknall bei der Entstehung des Universums für kurze Zeit bestanden hat. Abgebremste Antiprotonen eröffnen der Atomphysik ein völlig neues Forschungsgebiet, nämlich die exakte Vermessung von Antiatomen (Antiwasserstoff). Davon erhoffen sich die Physiker Rückschlüsse auf Symmetrieverletzungen zwischen den Naturgesetzen unserer Welt und einer Welt, die aus Antimaterie besteht.

Weblinks

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• Homepage der GSI

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