Die DORIS-Erfolgsstory begann 1974 und hat eine immense Vielfalt von wissenschaftlichen Anwendungen und Erkenntnissen hervorgebracht. Anfang 2013 hat DESY den Speicherring abgeschaltet, doch die „Ära DORIS“ prägt weiterhin die Forschungslandschaft. Generationen von Forschern haben zahlreiche experimentelle Methoden, Innovationen und Technologien an DORIS entwickelt und erprobt, die inzwischen weltweit Anwendungen in Wissenschaft und Industrie gefunden haben. Nur wenige Forschungsgroßgeräte auf der Welt können auf eine ähnlich lange und erfolgreiche Wissenschaftsgeschichte zurückblicken.

1968 beschloss man bei DESY, den ersten Speicherring in Deutschland zu bauen: den knapp 300 Meter langen „Doppel-Ring-Speicher“ DORIS. Der Entschluss war wagemutig – Speicherringe gab es damals nur als kleine Prototypen, die Technik war neu und kaum erprobt. Niemand wusste, ob der neue Beschleunigertyp die erhofften Ergebnisse erbringen würde. Doch die Entscheidung zahlte sich aus: In knapp vierzig Betriebsjahren lieferte DORIS wichtige Resultate für die Teilchenphysik und fungierte äußerst erfolgreich als leistungsstarke Quelle für Synchrotronstrahlung.

Start in eine neue Ära der Teilchenphysik

Konzipiert wurde DORIS als Speicherring für die Teilchenphysik, in dem Elektronen mit ihren Antiteilchen, den Positronen, kollidierten. Achtzehn Jahre lang sorgte der Beschleuniger für eine Vielzahl spannender Ergebnisse. Denn der Start von DORIS im Jahr 1974 fiel in eine Phase der Umwälzungen – der überraschenden Entdeckung neuer Quarks. Zu dieser Revolution in der Physik trug DORIS wichtige Ergebnisse bei, zum Beispiel die Entdeckung von „angeregten Charmonium-Zuständen“, die die Geburtsstunde der Physik mit schweren Quarks einläutete.

Später, als bei DESY schon der größere PETRA-Speicherring den Betrieb aufgenommen hatte, bewies DORIS: Auch eine kleine Anlage kann noch Großes leisten. So entdeckten Forscher 1987 mit dem ARGUS-Detektor, dass sich Teilchen namens B-Mesonen in ihre Antiteilchen umwandeln können, und zwar mit überraschend hoher Umwandlungsrate. Daraus ließ sich ableiten, dass auch die Masse des damals noch fehlenden sechsten Quarks, des Top-Quarks, viel größer sein musste als bis dahin angenommen. Das Top-Quark wurde schließlich 1995 am Fermilab in den USA erstmals nachgewiesen.

Der ARGUS-Detektor wurde 1993 abgeschaltet. Erst viele Jahre später wurde sein Standort am DORIS-Speicherring noch einmal von einem anderen Teilchenphysikexperiment besetzt: 2012, kurz vor Abschaltung des Speicherrings, untersuchte ein internationales Forscherteam mit dem OLYMPUS-Detektor an DORIS Ungereimtheiten im Verhalten des Protons.

Spitzenforschung mit Synchrotronstrahlung

Ebenso erfolgreich wie die Teilchenphysikexperimente gestaltete sich die Nutzung der Synchrotronstrahlung an DORIS – ursprünglich ein Nebenprodukt des Beschleunigerbetriebs. Von Anfang an nutzten Forscher den intensiven und gebündelten Röntgenstrahl aus dem Beschleuniger für verschiedene Experimente. Das Interesse wuchs rasch, weshalb DESY 1981 das Hamburger Synchrotronstrahlungslabor HASYLAB einweihte, das sich schnell zu einer international renommierten Einrichtung entwickelte. Ab 1993 diente der Speicherring – nach einem entsprechenden Umbau – ausschließlich als Quelle für Synchrotronstrahlung.

Jährlich kamen teils über 2000 Experten aus mehr als 30 Ländern nach Hamburg, um an DORIS zu experimentieren – Physiker, Chemiker und Materialforscher, aber auch Biologen, Geowissenschaftler und Ingenieure aus der Industrie. Hunderte von Diplomanden und Doktoranden verdienten sich bei DORIS ihre ersten wissenschaftlichen Sporen. Ungezählte wissenschaftliche Kooperationen kamen zustande – multinationale, manchmal auch interdisziplinäre Teams, die sich zu den Experimenten in Hamburg zusammenfanden. Die Spannweite der Experimente reichte von effektiven Katalysatoren über feinere Analysemethoden zum Nachweis von Schadstoffen bis hin zu innovativen Wirkstoffen für die Medizin oder leichten und doch stabilen neuen Werkstoffen.

Einer der erfolgreichsten Beschleuniger der Wissenschaftsgeschichte

DORIS beweist höchst eindrucksvoll: Wenn man ein wissenschaftliches Großgerät stetig den Erfordernissen der Wissenschaft anpasst, lässt es sich über viele Jahrzehnte nachhaltig nutzen. Welche enorme Vielfalt an Spitzenresultaten der Beschleuniger im Laufe der Zeit liefern würde, konnten seine Konstrukteure nicht einmal ansatzweise erahnen.

Zahlen und Fakten
  • Ringbeschleuniger für Elektronen und Positronen
  • Länge: 289 m
  • Inbetriebnahme: 1974
  • 1974-1992: Teilchenphysik und Forschung mit Synchrotronstrahlung
  • 1993-2012: Quelle für Synchrotronstrahlung
  • 36 Messplätze mit 45 im Wechsel betriebenen Instrumenten