MESA in Mainz: Vooruitgang op het volgende grote natuurkunde-avontuur!

MESA in Mainz: Vooruitgang op het volgende grote natuurkunde-avontuur!

De bouw van de energieterugwinningsdeeltjesversneller MESA (Mainz Energy-recovery Accelerator) aan de Johannes Gutenberg Universiteit Mainz (JGU) krijgt vorm. Op 10 april 2025 werd een vacuümkamer van ruim 3 ton opgeleverd, wat cruciaal is voor de lopende onderzoeksprojecten. Deze levering volgt op de installatie van een supergeleidende magneet van 21 ton in november 2024, wat de voortgang van het project verder aantoont. MESA maakt niet alleen deel uit van de Mainz Cluster of Excellence PRISMA+, maar opent ook nieuwe mogelijkheden in fundamenteel onderzoek in de natuurkunde.

Een centraal doel van MESA zijn de twee hoofdexperimenten, MAGIX en P2, die bedoeld zijn om bij te dragen aan het onderzoek naar de zogenaamde “nieuwe fysica”. De focus van het P2-experiment ligt op het nauwkeurig meten van de zwakke menghoek om open vragen in de elementaire deeltjesfysica te verduidelijken. De nieuwe vacuümkamer heeft een indrukwekkende lengte van 7 meter en een diameter van 2,4 meter, wat een volume oplevert van 32 kubieke meter. Deze voorwaarde is belangrijk omdat de kamer het noodzakelijke vacuüm creëert voor de doelcel, die moet werken bij extreem lage temperaturen van ongeveer -257 graden Celsius.

Technologische uitdagingen en oplossingen

In deze doelcel wordt vloeibare waterstof opgeslagen, waarvan de inhoud zo’n 70 liter bedraagt. Het vacuüm van de kamer dient niet alleen als isolatie, maar zorgt er ook voor dat de warmte die door de elektronenbundel op de doelcel wordt gegenereerd, efficiënt wordt afgevoerd door een heliumkoeler. De vacuümkamer bevat ook een siliciumpixeldetector in het achterste gedeelte die het momentum van de elektronen meet. Een bijzonder kenmerk is het vacuümvenster, gemaakt van met koolstofvezel versterkte epoxyhars, dat tussen het voor- en achtergedeelte van de kamer is bevestigd.

De vacuümkamer zelf is gemaakt van een zeer sterke aluminiumlegering, die is uitgerust met speciale metalen afdichtingen om een ​​hoge stralingsweerstand te garanderen. Het is ontworpen om in de supergeleidende magneet te passen, wat betekent dat de vorm zeer rond moet zijn.

Financiering en verdere stappen

De ontwikkelingswerkzaamheden aan het P2-experiment profiteerden van financiering uit de PRISMA+ Cluster of Excellence en het grootschalige apparatuurprogramma van de Duitse Onderzoeksstichting (DFG). Tegelijkertijd wordt de ontwikkeling van de technologieën die worden gebruikt in projecten zoals MESA ook gestimuleerd door internationale samenwerkingen. Een voorbeeld is de International Linear Collider (ILC), die vertrouwt op supergeleidende versnellertechnologie, die voordelen biedt zoals lage vermogensverliezen en hoge kwaliteit van de deeltjesbundels. Deze technologieën zijn sinds de jaren negentig ontwikkeld door instellingen als DESY en de TESLA Technology Collaboration en bieden een waardevolle achtergrond voor de huidige ontwikkelingen in Mainz.

Over het geheel genomen is MESA een uitstekend voorbeeld van moderne deeltjesfysica die voorop loopt in de technologische vooruitgang van de afgelopen jaren en universitair onderzoek op internationaal niveau mogelijk maakt.