MESA Mainzissa: Edistystä seuraavassa suuressa fysiikan seikkailussa!

MESA Mainzissa: Edistystä seuraavassa suuressa fysiikan seikkailussa!

Energian talteenoton hiukkaskiihdyttimen MESA (Mainz Energy-recovery Accelerator) rakentaminen Johannes Gutenbergin yliopistoon Mainzissa (JGU) on hahmottumassa. 10.4.2025 toimitettiin yli 3 tonnia painava tyhjiökammio, joka on keskeinen käynnissä olevien tutkimusprojektien kannalta. Tämä toimitus seuraa 21 tonnin suprajohtavan magneetin asennusta marraskuussa 2024, mikä osoittaa entisestään projektin edistymistä. MESA ei ole vain osa Mainzin huippuyksikköä PRISMA+, vaan se avaa myös uusia mahdollisuuksia fysiikan perustutkimukseen.

MESA:n keskeinen tavoite ovat kaksi pääkoetta, MAGIX ja P2, joiden tarkoituksena on edistää niin sanotun "uuden fysiikan" tutkimusta. P2-kokeen painopiste on heikon sekoituskulman tarkka mittaus alkeishiukkasfysiikan avoimien kysymysten selventämiseksi. Uuden tyhjiökammion vaikuttava pituus on 7 metriä ja halkaisija 2,4 metriä, jolloin tilavuus on 32 kuutiometriä. Tämä ehto on tärkeä, koska kammio luo tarvittavan tyhjiön kohdekennolle, jonka on toimittava erittäin alhaisissa lämpötiloissa, noin -257 celsiusastetta.

Tekniset haasteet ja ratkaisut

Nestemäistä vetyä varastoidaan tähän kohdekennoon, jonka tilavuus on noin 70 litraa. Kammion tyhjiö ei toimi vain eristyksenä, vaan myös varmistaa, että elektronisäteen kohdekennolle tuottama lämpö poistetaan tehokkaasti heliumjäähdyttimellä. Tyhjiökammion takaosassa on myös piipikselin ilmaisin, joka mittaa elektronien liikemäärää. Erikoisuutena on hiilikuituvahvisteisesta epoksihartsista valmistettu tyhjiöikkuna, joka on kiinnitetty kammion etu- ja takaosan väliin.

Itse tyhjiökammio on valmistettu erittäin lujasta alumiiniseoksesta, joka on varustettu erityisillä metallitiivisteillä korkean säteilynkestävyyden varmistamiseksi. Se on suunniteltu sopimaan suprajohtavaan magneetiin, mikä tarkoittaa, että sen muodon on oltava hyvin pyöreä.

Rahoitus ja jatkotoimet

P2-kokeilun kehitystyötä hyödynnettiin PRISMA+ Cluster of Excellence -klusterin ja Saksan tutkimussäätiön (DFG) laajamittaisen laiteohjelman rahoituksella. Samaan aikaan myös MESAn kaltaisissa projekteissa käytettävien teknologioiden kehitystä viedään eteenpäin kansainvälisen yhteistyön kautta. Yksi esimerkki on International Linear Collider (ILC), joka perustuu suprajohtavaan kiihdytintekniikkaan, joka tarjoaa etuja, kuten alhaiset tehohäviöt ja hiukkassäteiden korkea laatu. Näitä tekniikoita ovat kehittäneet laitokset, kuten DESY ja TESLA Technology Collaboration 1990-luvulta lähtien, ja ne tarjoavat arvokkaan taustan Mainzin nykyiselle kehitykselle.

Kaiken kaikkiaan MESA on erinomainen esimerkki modernista hiukkasfysiikasta, joka on viime vuosien teknologian kehityksen kärjessä ja mahdollistaa yliopistotutkimuksen kansainvälisellä tasolla.