Einer der jüngsten Beschleuniger bei DESY hat seine Funktion eindrucksvoll unter Beweis gestellt: Gestern in den frühen Abendstunden konnte das Betriebsteam von ARES die Anlage erstmalig bei ihrer Designenergie von 155 Mega-Elektronenvolt (MeV) betreiben. Der Linearbeschleuniger ARES (Accelerator Research Experiment at SINBAD) ist ein wesentlicher Baustein der neuen, langfristig angelegten Beschleunigerforschungsanlage SINBAD (Short Innovative Bunches and Accelerators at DESY) im Herzen des Hamburger DESY-Campus im ehemaligen DORIS-Ring. Die Beschleuniger-Testanlage soll Beschleunigerforschung mit ultra-kurzen Elektronenpulsen, die Entwicklung neuer Beschleunigungsmethoden und Strahlbeeinflussung u.a. mit dielektrischen Strukturen ermöglichen.

ARES wird ultrakurze Elektronenpakete erzeugen und auf bis zu 155 MeV beschleunigen. Dabei bleibt deren Ankunftszeit am Ende des Beschleunigers fast konstant – sie variiert weniger als 10 Femtosekunden für die einzelnen Teilchenpakete. Spezialität von ARES sind Pakete von weniger als einer Femtosekunde mit nur relativ wenigen Teilchen, es können auch längere Pulse mit höheren Ladungen beschleunigt werden.

Ende 2019 hat ein Team junger DESY-Wissenschaftler*innen die ersten Elektronen aus dem ARES-Injektor nachgewiesen. Die Elektronenpakete wurden charakterisiert, bevor sie zur nächsten Beschleunigungsstufe geschickt wurden – einem Linearbeschleuniger, der aus zwei sogenannten Wanderwellenstrukturen besteht, die die Pakete auf ihre Endenergie beschleunigen. Dieses Ziel wurde jetzt bei einer Energie 155 MeV und einer Ladung von 1,5 Pico-Coulomb (pC) erreicht. „Dieser Erfolg ist das Ergebnis sechs Jahre harter Arbeit von DESY-Wissenschaftlerinnen und -Wissenschaftlern, Doktorandinnen und Doktoranden sowie der Unterstützung durch die technischen Gruppen im Beschleunigerbereich”, sagt Maschinenkoordinator Florian Burkart. Nachdem der ARES-Linac nun vollständig in Betrieb genommen wurde, beginnt die Zeit der Strahlcharakterisierung, Optimierung und Vorbereitung der ersten Experimente, beispielsweise dem Programm „Accelerator on a Chip“.

„Es ist ein tolles Gefühl, dass nach dem Abbau des DORIS-Speicherrings wieder Elektronen in dessen Beschleunigertunnel fliegen”, sagt Ralph Aßmann, Leitender Wissenschaftler bei DESY und verantwortlicher Gruppenleiter.

Im Jahr 2021 wird der ARES-Linac mit einer Magnet-Schikane, einem sogenannten Bunch-Kompressor und Instrumenten zur Vermessung der ultrakurzen Pulse weiter ausgerüstet.

„Die Entwicklung neuer Möglichkeiten und Werkzeuge für die Spitzenforschung ist Teil von DESYs DNA“, betont Wim Leemans, Direktor des DESY-Beschleunigerbereichs, und fügt hinzu: „Es ist fesselnd zu sehen, wie ARES seine Arbeit aufnimmt!”