Neue Technologie zur Erzeugung hochenergetischer Gammastrahlung

Am 1. Juni 2022 startete das von der EU geförderte Projekt TECHNO-CLS unter Beteiligung der X1-Kollaboration des Instituts für Kernphysik. Elf Partner aus Deutschland, Italien, Großbritannien, Frankreich, Griechenland und Belgien erforschen dort, wie man hochenergetische Gammastrahlung durch Beschuss sogenannter orientierter Kristalle mit ultrarelativistischen geladenen Teilchen erzeugen kann. Angestrebt werden Photonenenergien bis zu GeV, gleichbedeutend mit Wellenlängen der Strahlung bis zu wenigen Femtometern. Mit bereits existierende Strahlungsquellen konnte solche extrem kurzwellige Strahlung bisher nicht erzeugt werden. Aus experimenteller Sicht verspricht sie jedoch den Zugang zu bisher unerreicht kleinen Strukturen und ist damit von besonderer Bedeutung für Forschung und Anwendung im Bereich der Kern- und Festköperphysik wie auch den Lebenswissenschaften.

Das TECHNO-CLS Konsortium vereint theoretische, rechnergestützte, sowie experimentelle und technologische Beiträge. Die zentrale Aufgabe, die dabei am Institut für Kernphysik bearbeitet wird, ist die Bereitstellung eines relativistischen hochqualitativen Positronenstrahls geringer Emittanz. Solche Positronen können über längere Strecken in Kristallen geführt werden, wodurch sich die Intensität der dort erzeugten Strahlung durch kohärente Effekte, ähnlich wie bei einem magnetischen Undulator, deutlich erhöhen lässt. Außerdem soll in einer Fallstudie untersucht werden, ob mit der existierenden Beschleuniger-Anlage MAMI auch Positronen von der Quelle aus beschleunigt werden können. Diese würde die Möglichkeit eröffnen, Positronenstrahlen mit der Intensität und Qualität des bisherigen in MAMI verwendeten Elektronenstrahls zu erzeugen.