Von Cottbus an eines der bekanntesten Forschungszentren der Welt: BTU-Student Severin Schmidt arbeitet derzeit am CERN in Genf an seiner Masterarbeit. Im Mittelpunkt stehen neuartige Hochfrequenz-Absorber, die künftig dazu beitragen könnten, elektrische Störungen in leistungsstarken Teilchenbeschleunigern zu reduzieren. Die Bauteile sind nur wenige Millimeter groß, könnten für künftige Forschungsanlagen aber eine wichtige Rolle spielen.
BTU-Student entwickelt neue Hochfrequenz-Absorber
Severin Schmidt beschäftigt sich in seiner Masterarbeit mit einem neuen Typ von Hochfrequenz-Absorbern. Die von seiner Forschungsgruppe untersuchten Bauteile sind rund fünf Millimeter lang und mit einer lediglich 40 Nanometer dünnen leitfähigen Schicht versehen. Diese Schicht soll elektromagnetische Wellen im Gigahertzbereich gezielt aufnehmen und damit Störungen reduzieren, die sonst den Teilchenstrahl eines Beschleunigers beeinflussen könnten. Für einen einzelnen Beschleuniger der nächsten Generation könnten laut BTU mehr als eine Million dieser Bauteile benötigt werden.
Vom Studium in Cottbus ans CERN
Die Masterarbeit verbindet mehrere Bereiche, die Schmidt zuvor im Studium kennengelernt hat. Dazu gehören unter anderem Hochfrequenztechnik, Elektrodynamik, Materialwissenschaften und numerische Simulationen. Betreut wird die Arbeit an der BTU von Prof. Dr.-Ing. Thomas Flisgen vom Fachgebiet Theoretische Elektrotechnik. Für die Universität zeigt das Projekt, wie Inhalte aus dem Studium direkt in internationale Forschungsprojekte einfließen können.
Warum die kleinen Bauteile so wichtig sind
In modernen Teilchenbeschleunigern bewegen sich Teilchenpakete mit extrem hoher Geschwindigkeit durch die Anlagen. Dabei können elektromagnetische Störungen entstehen. Werden diese nicht ausreichend gedämpft, können sie den Teilchenstrahl beeinflussen oder destabilisieren. Genau hier sollen die neuen Absorber ansetzen. Anders als klassische massive keramische Bauteile arbeitet das untersuchte Konzept mit einer sehr dünnen leitfähigen Oberfläche, deren elektrischer Widerstand gezielt eingestellt werden kann.
Forschung für neue Teilchenbeschleuniger
Das CERN arbeitet bereits an Technologien für die nächste Generation großer Forschungsanlagen. Als möglicher Nachfolger des Large Hadron Collider (LHC) wird unter anderem der Future Circular Collider (FCC) untersucht. Dieser könnte einen Umfang von rund 91 Kilometern haben. Parallel werden auch Technologien für andere Beschleunigerkonzepte wie den Compact Linear Collider (CLIC) weiterentwickelt. Die Arbeit des BTU-Studenten soll dazu beitragen, Lösungen für die technischen Herausforderungen solcher künftigen Anlagen zu entwickeln.
Technik könnte auch außerhalb der Teilchenphysik wichtig werden
Die Forschung an Hochfrequenz-Absorbern ist nicht ausschließlich für große Collider interessant. Nach Angaben der BTU könnten die Technologien auch für supraleitende Beschleuniger und Linearbeschleuniger mit Energierückgewinnung relevant sein. Gleichzeitig berührt die Entwicklung Bereiche wie Hochfrequenztechnik, Materialwissenschaft, Kryotechnik und Vakuumtechnik. Erkenntnisse aus diesen Forschungsfeldern können langfristig auch in anderen Bereichen wie Medizin, Industrie oder Kommunikation Anwendung finden.
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