MESA i Mainz: Framsteg på nästa stora fysikäventyr!

MESA i Mainz: Framsteg på nästa stora fysikäventyr!

Konstruktionen av energiåtervinningspartikelacceleratorn MESA (Mainz Energy-recovery Accelerator) vid Johannes Gutenberg University Mainz (JGU) håller på att ta form. Den 10 april 2025 levererades en vakuumkammare som vägde över 3 ton, vilket är avgörande för de pågående forskningsprojekten. Denna leverans följer installationen av en 21 tons supraledande magnet i november 2024, vilket ytterligare visar projektets framsteg. MESA är inte bara en del av Mainz Cluster of Excellence PRISMA+, utan öppnar också för nya möjligheter inom grundforskning inom fysik.

Ett centralt mål för MESA är de två huvudexperimenten, MAGIX och P2, som är avsedda att bidra till forskningen om den så kallade ”nya fysiken”. Fokus för P2-experimentet är den exakta mätningen av den svaga blandningsvinkeln för att klargöra öppna frågor inom elementär partikelfysik. Den nya vakuumkammaren har en imponerande längd på 7 meter och en diameter på 2,4 meter, vilket ger en volym på 32 kubikmeter. Detta tillstånd är viktigt eftersom kammaren skapar det nödvändiga vakuumet för målcellen, som måste arbeta vid extremt låga temperaturer på runt -257 grader Celsius.

Tekniska utmaningar och lösningar

Flytande väte lagras i denna målcell, vars volym är cirka 70 liter. Kammarens vakuum fungerar inte bara som isolering, utan säkerställer också att värmen som genereras av elektronstrålen till målcellen effektivt avleds av en heliumkylare. Vakuumkammaren innehåller även en kiselpixeldetektor i den bakre delen som mäter elektronernas rörelsemängd. En speciell egenskap är vakuumfönstret, tillverkat av kolfiberförstärkt epoxiharts, som är fäst mellan de främre och bakre delarna av kammaren.

Själva vakuumkammaren är gjord av höghållfast aluminiumlegering, som är utrustad med speciella metalltätningar för att säkerställa hög strålningsbeständighet. Den designades för att passa in i den supraledande magneten, vilket innebär att dess form måste vara väldigt rund.

Finansiering och ytterligare steg

Utvecklingsarbetet med P2-experimentet gynnades av finansiering från PRISMA+ Cluster of Excellence och det storskaliga utrustningsprogrammet från German Research Foundation (DFG). Samtidigt drivs utvecklingen av de teknologier som används i projekt som MESA också framåt genom internationella samarbeten. Ett exempel är International Linear Collider (ILC), som förlitar sig på supraledande acceleratorteknologi, som erbjuder fördelar som låga effektförluster och hög kvalitet på partikelstrålarna. Dessa teknologier har utvecklats av institutioner som DESY och TESLA Technology Collaboration sedan 1990-talet och ger en värdefull bakgrund för den aktuella utvecklingen i Mainz.

Sammantaget är MESA ett enastående exempel på modern partikelfysik som ligger i framkant av de senaste årens tekniska framsteg och möjliggör universitetsforskning på internationell nivå.