MESA i Mainz: Fremgang på det neste store fysikkeventyret!

MESA i Mainz: Fremgang på det neste store fysikkeventyret!

Konstruksjonen av energigjenvinningspartikkelakseleratoren MESA (Mainz Energy-recovery Accelerator) ved Johannes Gutenberg University Mainz (JGU) tar form. 10. april 2025 ble det levert et vakuumkammer på over 3 tonn, noe som er avgjørende for de pågående forskningsprosjektene. Denne leveransen følger installasjonen av en 21 tonns superledende magnet i november 2024, som ytterligere demonstrerer fremdriften til prosjektet. MESA er ikke bare en del av Mainz Cluster of Excellence PRISMA+, men åpner også for nye muligheter innen grunnforskning innen fysikk.

Et sentralt mål for MESA er de to hovedeksperimentene, MAGIX og P2, som skal bidra til forskningen av den såkalte «nye fysikken». Fokuset i P2-eksperimentet er den nøyaktige måling av den svake blandingsvinkelen for å avklare åpne spørsmål i elementær partikkelfysikk. Det nye vakuumkammeret har en imponerende lengde på 7 meter og en diameter på 2,4 meter, noe som gir et volum på 32 kubikkmeter. Denne tilstanden er viktig fordi kammeret skaper det nødvendige vakuumet for målcellen, som må operere ved ekstremt lave temperaturer på rundt -257 grader Celsius.

Teknologiske utfordringer og løsninger

Flytende hydrogen lagres i denne målcellen, hvis volum er rundt 70 liter. Kammerets vakuum tjener ikke bare som isolasjon, men sørger også for at varmen som genereres av elektronstrålen til målcellen, effektivt spres av en heliumkjøler. Vakuumkammeret inneholder også en silisiumpikseldetektor i den bakre delen som måler elektronenes momentum. En spesiell funksjon er vakuumvinduet, laget av karbonfiberforsterket epoksyharpiks, som er festet mellom kammerets fremre og bakre del.

Selve vakuumkammeret er laget av høyfast aluminiumslegering, som er utstyrt med spesielle metalltetninger for å sikre høy strålingsmotstand. Den ble designet for å passe inn i den superledende magneten, noe som betyr at formen må være veldig rund.

Finansiering og videre skritt

Utviklingsarbeidet med P2-eksperimentet fikk fordel av finansiering fra PRISMA+ Cluster of Excellence og det storstilte utstyrsprogrammet til den tyske forskningsstiftelsen (DFG). Samtidig drives utviklingen av teknologiene som brukes i prosjekter som MESA også frem gjennom internasjonale samarbeid. Et eksempel er International Linear Collider (ILC), som er avhengig av superledende akseleratorteknologi, som gir fordeler som lavt effekttap og høy kvalitet på partikkelstrålene. Disse teknologiene har blitt utviklet av institusjoner som DESY og TESLA Technology Collaboration siden 1990-tallet og gir en verdifull bakgrunn for dagens utvikling i Mainz.

Totalt sett er MESA et fremragende eksempel på moderne partikkelfysikk som er i forkant av teknologiske fremskritt de siste årene og muliggjør universitetsforskning på internasjonalt nivå.