Teilchenbeschleuniger im Felsenkeller

Gittersee. Dresdens Forschungs­land­schaft ist bald um eine Attraktion reicher. In Gittersee entsteht derzeit eine deutsch­landweit einzig­artige Experi­men­tier­stätte. Und auch europaweit gibt es Ähnliches nur noch einmal – im Erdbe­ben­gebiet von Mittel­italien. In zwei Stollen des ehema­ligen Eislagers der Felsen­keller-Brauerei bauen das Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (HZDR) und die TU Dresden einen Untertage-Beschleu­niger auf. Mit der Anlage wollen Physiker die Vorgänge im Inneren von Sternen nachstellen. Am 27. April wurde der acht Meter lange und zehn Tonnen schwere Beschleu­ni­gertank mit schwerer Technik in den Felsen­keller einge­bracht. Das Richtfest des Felsen­kel­ler­labors, bei dem der Nobel­preis­träger Prof. Arthur B. McDonald den Festvortrag halten wird, ist für den 28. Juni 2017 geplant.

Der Pelletron-Beschleu­niger, den das HZDR und die TU Dresden im tiefsten Teilchen­labor Deutsch­lands einbauen lässt, stammt aus Großbri­tannien. Die Physiker Prof. Kai Zuber (TUD) und Dr. Danile Bemmerer (HZDR) wollen mit ihm Teilchen wie Protonen oder Helium-Ionen zu Geschwin­dig­keiten wie im Innern von Sternen treiben. »Das gibt uns die Grundlage, um die ersten funda­men­talen Stadien, die in allen Sternen ablaufen, zu simulieren«, erzählt Dr. ­Daniel Bemmerer vom HZDR. »Sterne gewinnen Energie, indem sie in ihrem Inneren Atomkerne verschmelzen.«
In Sternen und deren Explo­sionen entstehen dadurch die chemi­schen Elemente, aus denen sich unser Universum aufbaut. »Obwohl wir viele dieser Prozesse im Prinzip verstehen, bleibt eine Reihe offener Fragen«, erläutert Bemmerer. Mit Prof. Kai Zuber von der TU Dresden will der Physiker deshalb auf Teilchenjagd gehen.

Die ideale Umgebung dafür liefern die tiefen Gänge des Felsen­kellers. Denn die rund 50 Meter Gestein über dem Stollen bilden einen natür­lichen Schild gegen die kosmische Höhen­strahlung, die die Erde im Sekun­dentakt mit Teilchen bombar­diert. »Da das unsere Messungen verzerrt, können wir die Experi­mente nicht an der Erdober­fläche durch­führen«, sagt Zuber. Den Teilchen­be­schleu­niger stellen Zuber und Bemmerer deswegen tief in die Felsen­keller-Stollen. Auf bisher übliche Forschungs­reisen in die italie­nische Anlage kann man dann verzichten.