Rob Shalloo, Wissenschaftler in der Gruppe Plasmabeschleuniger bei DESY, ist von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) zur Förderung durch das renommierte Emmy Noether-Programm ausgewählt worden. Als Alternative zur traditionellen Habilitation ermöglicht das Emmy Noether-Programm herausragenden Nachwuchswissenschaftlerinnen und Nachwuchswissenschaftlern, sich für eine Universitätsprofessur zu qualifizieren, indem sie für einen Zeitraum von sechs Jahren eine eigenständige Forschungsgruppe leiten. Die neue Gruppe von Rob Shalloo ist die erste dieser Art im Beschleunigerbereich bei DESY. Sie wird sich auf die Entwicklung neuartiger Plasmaquellentechnologien für Hochenergie-Laserplasmabeschleuniger konzentrieren.

Plasmabeschleuniger stehen an der Schwelle, einen Umbruch in der Beschleunigerforschung auszulösen. Teilchenbeschleuniger, die auf der Plasmatechnologie basieren, können bis zu 1000-mal kompakter sein als solche, die mit herkömmlichen Hochfrequenz-Resonatoren arbeiten. Diese drastische Verkleinerung der Anlagen eröffnet die Möglichkeit, ultrakompakte Beschleuniger sehr anwendungsnah einzusetzen, z. B. in Universitäten, Krankenhäusern und der Industrie. So könnte die Verfügbarkeit von Strahlung aus Elektronen oder Licht für Anwendungen in Bereichen mit großer gesellschaftlicher Bedeutung erheblich gesteigert werden. „Plasmabeschleuniger bieten uns die Möglichkeit, kompakte und in Zukunft vielleicht sogar mobile Beschleunigeranwendungen zu realisieren. Außerdem können plasmabasierte Beschleunigersysteme insgesamt sehr energieeffizient sein und bieten damit das Potenzial für einen umweltfreundlichen und nachhaltigen Betrieb“, sagt Jens Osterhoff, Leitender Wissenschaftler für Plasmabeschleunigung bei DESY. „Die Miniaturisierung von Beschleunigern wird letztendlich zu einem Paradigmenwechsel in der Nutzung von Teilchenbeschleunigern führen.“

Rob Shalloo konzentriert sich bei seiner Arbeit auf die Steuerung dieser ultrakompakten Beschleuniger, indem er die Eigenschaften des Plasmas genau anpasst. „Die Dichte, die Größe, die Form und die Zusammensetzung des Plasmas können eine entscheidende Rolle bei der Steuerung der Beschleunigerdynamik spielen“, erklärt er. „Zusammen mit hochwertigen Lasern zum Antrieb der Beschleuniger ist die sorgfältige Abstimmung dieser Plasmaquellen der Schlüssel, um hochwertige Elektronenstrahlen zu erzeugen.“ Mit 1,8 Millionen Euro Förderung durch die DFG will Rob jetzt eine neue Emmy Noether-Gruppe einrichten, die an seinem ehrgeizigen Forschungsprojekt SPLICE (Structured Plasmas for Laser Driven Control of Electron Beams) arbeitet. „Mein Team wird den Einsatz optischer Methoden zur Formung des Plasmas im Beschleuniger untersuchen. Wir müssen eine Struktur erzeugen, die geeignet ist, die Ausbreitung des hochintensiven Antriebslasers im Plasma zu kontrollieren und gleichzeitig die Qualität und Entwicklung der injizierten Elektronenstrahlen zu steuern. Letztlich arbeiten wir daran, Elektronenstrahlen zu erzeugen, die für den Betrieb eines kompakten Freie-Elektronen-Röntgenlasers geeignet sein könnten.“

„Die von Rob und seinem Team entwickelten Konzepte sind wirklich vielversprechend. Sie in unsere Beschleunigerentwicklung zu integrieren, wird entscheidend für den Erfolg unserer Plasmabeschleuniger sein, insbesondere für einen zukünftigen plasmabasierten Injektor für PETRA IV“, ergänzt Andreas Maier, Leitender Wissenschaftler im Beschleunigerbereich.

Wim Leemans, DESY-Direktor des Beschleunigerbereichs, gratuliert Rob Shalloo zu seiner prestigeträchtigen Nominierung: „Ich bin sehr stolz, dass Rob nun eine neue Emmy Noether-Gruppe aufbaut. Diese Auszeichnung ist ein weiterer Beleg für die große fachliche Kompetenz unserer jungen Forscherinnen und Forscher und für den enormen Elan und Enthusiasmus, der sich hier bei DESY rund um das Thema Plasmabeschleunigung entwickelt hat. Uns alle treibt die Vision an, die Plasmabeschleunigung so schnell wie möglich für ein breites Spektrum gesellschaftlicher Anwendungen nutzbar zu machen.“

Der 31-jährige irische Forscher Rob Shalloo schloss sein Physikstudium am University College Cork mit einem einjährigen Aufenthalt an der University of California Berkeley ab, bevor er an die University of Oxford wechselte, um dort einen Doktortitel in Teilchenphysik zu erwerben. Danach wechselte er als Postdoc an das Imperial College London, bevor er 2020 in die Plasmabeschleuniger-Gruppe bei DESY eintrat.