Ausgabe 6 - GSI

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GSI-MAGAZIN
GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung
Den Nachwuchs fördern
Ausgabe Nr. 6
April 2011
Das GSI Helmholtzzentrum unterstützt mit seiner Beteiligung an einer Vielzahl von Projekten die Förderung des wissenschaftlichen
Nachwuchses bereits in der Schule. Ob in unserem eigenen Schülerlabor oder durch Beteiligung an extern organisierten
Projekten – im Vordergrund steht, die Schülerinnen und Schüler für die spannende Physik zu begeistern.
Lesen Sie mehr auf den Seiten 2, 4, 5 und 6

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Liebe Leserinnen und Leser,
NACHRICHTEN
die Förderung von wissenschaftlichem
Nachwuchs zählt zu unseren wichtigsten
Aufgaben und kann gar nicht früh genug
beginnen. Denn die Schüler von heute sind
die Diplomanden und Doktoranden von
morgen. Um diesem Ziel gerecht zu werden,
unterstützt GSI auf vielfältige Weise
Aktivitäten für junge Menschen. Ob im
Schülerlabor, in Grundschulprojekten, bei
Schnuppertagen oder in Großveranstaltungen
wie der Vortragsreihe Saturday
Morning Physics der TU Darmstadt – GSI
ist dabei und zeigt, wie spannend die physikalische
Forschung sein kann.
Sogar echte Messdaten aus dem ALICE-Experiment
können die Kinder und Jugendlichen
bei GSI auswerten und so die Arbeit
eines Physikers hautnah miterleben. Über
diese Vielzahl von Projekten berichten wir
umfassend in unserer sechsten Ausgabe
von „target“.
Ebenso wichtig ist es uns, dass die Nachwuchswissenschaftler
von GSI und unseren
Partner-Universitäten in ihrer Forschungsarbeit
die nötige Unterstützung erhalten.
In zwei Interviews mit Doktoranden zeigt
sich, wie erfolgreich GSI dabei gewesen ist.
Unsere Partner-Institute in Japan unterstützen
wir nach den Schäden durch Erdbeben
und Tsunami, indem wir ihren Diplomanden,
Doktoranden und Postdocs
die Möglichkeit anbieten, ihre Arbeiten bei
GSI fertigzustellen.
Viel Vergnügen beim Lesen wünscht
Horst Stöcker
Wissenschaftlicher Geschäftsführer
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Neues Schülerlabor am GSI Helmholtzzentrum eröffnet
Ministerialdirigent Martin Günther vom Hessischen Kultusministerium im Gespräch mit zwei Schülerinnen,
die bei der Eröffnung des BASIC-Schülerlabors bei GSI die Experimente präsentierten.
Seit Montag, dem 8. November 2010,
hat das GSI Helmholtzzentrum ein weiteres
Schülerlabor. Ministerialdirigent
Martin Günther vom Hessischen Kultusministerium
eröffnete das Schülerlabor
BASIC in einer Festveranstaltung. In
dem neuen Schülerlabor können Schüler
selbstständig Experimente zu Radioaktivität
und Strahlung durchführen. Es
richtet sich an Schüler der 9. und 10.
Jahrgangsstufe verschiedener Schulformen
und ergänzt das Angebot des bestehenden
Schülerlabors EXPERT, das
sich an Oberstufenschüler richtet.
„Die Schülerlabore stellen eine enorme
Bereicherung des Schulunterrichts
dar. Wir begrüßen die Initiative und
das Engagement außerschulischer Einrichtungen
wie GSI, bei der Ausbildung
unserer Kinder mitzuwirken und gleichzeitig
Wege für den wissenschaftlichen
Nachwuchs zu bereiten“, sagte Ministerialdirigent
Martin Günther, Leiter der
Abteilung „Allgemein bildende Schulen
und Internationale Angelegenheiten“
des Hessischen Kultusministeriums.
„Die GSI-Schülerlabore bieten Versuche
an, die in der Schule gar nicht durchführbar
sind, da sie zu aufwändig sind oder
weil die entsprechenden Mittel fehlen“,
so Dr. Axel Gruppe, der Pädagogische
Leiter des GSI-Schülerlabors und Lehrer
am Lessing-Gymnasium in Frankfurt.
„Wir sind sehr froh, dass wir mit dem
neuen BASIC-Labor nun unser Angebot
auch für Schüler mittlerer Jahrgangsstufen
ausbauen konnten.“ Gemeinsam
mit Schülern des Lessing-Gymnasiums
präsentierte Axel Gruppe bei der Eröffnung
die neuen Experimente. Die Schüler
können mehr über die verschiedenen
radioaktiven Strahlungsarten erfahren,
Abschirmtechniken erforschen und natürliche
radioaktive Strahlungsquellen
untersuchen.
Die Versuche des BASIC-Labors richten
sich im Schwierigkeitsgrad an Schüler
der 9. Jahrgangsstufe des Gymnasiums
bzw. der 10. Jahrgangsstufe von Real-
und Gesamtschulen. Das bereits seit
2004 bestehende Schülerlabor (ab sofort
EXPERT-Labor) wurde bereits von
9.000 Schülern besucht. Es richtet sich
vorrangig an Schüler der Oberstufe. Ein
vierköpfi ges Lehrer-Team unter der pädagogischen
Leitung von Dr. Axel Gruppe
betreut die teilnehmenden Schulklassen
an drei Wochentagen. Das BASIC-Labor
und das EXPERT-Labor sind in denselben
Räumlichkeiten untergebracht und
werden im Wechsel betrieben.
GSI-Magazin target Ausgabe 6

Erste Sitzungen von FAIR-
Kommitees
Die FAIR GmbH gewinnt an Fahrt – zwei
Unterarbeitsgruppen des FAIR Councils
nahmen ihre Arbeit auf:
Am 2. Februar 2011 fand die erste Sitzung
des FAIR Administrative and Finance
Committees (AFC) unter der Leitung
von Professor Örjan Skeppstedt,
Universität Stockholm, statt, der bereits
vor der Gründung der FAIR GmbH Vorsitzender
der Arbeitsgruppe für Administrative
and Finance Issues (AFI) war.
Alle Empfehlungen für den FAIR Council
wurden einstimmig beschlossen.
Am 10. Februar 2011 tagte zum ersten
Mal das FAIR In-Kind Review Board
(IKRB), dessen Aufgabe die Etablierung
und Verfolgung der Sachbeiträge, insbesondere
zur FAIR-Beschleunigeranlage,
ist. Der bisherige Vorsitzende Dr. Horst
Wenninger vom CERN wurde auch hier
im Amt bestätigt. Das IKRB wird eng mit
dem existierenden FAIR Machine Advisory
Committee zusammenarbeiten.
Zypries bei FAIR und GSI
Am 3. Februar 2011 besuchte Brigitte
Zypries, Bundestagsabgeordnete für
den Wahlkreis Darmstadt, FAIR und
GSI, um sich ein Bild vom aktuellen
Stand des FAIR-Projektes und der FAIR
GmbH zu machen. Frau Zypries, die zum
Zeitpunkt der Bewilligung von FAIR Mitglied
der Bundesregierung war, sagte im
Rahmen ihres Besuches weitere Unterstützung
zu.
Stehend v.l.n.r.: Cornelia Wolff, Konstantin
Gavras, Hermann Kolb, Karlheinz Langanke;
Sitzend v.l.n.r.: Hartmut Eickhoff, Brigitte
Zypries, Simone Richter.
GSI-Magazin target Ausgabe 6
Vietnamesische Delegation
besucht GSI
Pham Vu Luan, Minister des vietnamesischen
Ministeriums für Bildung und Ausbildung (l.),
Horst Stöcker, Wissenschaftlicher Geschäftsführer
von GSI (m.) und Rafael Reißer, Mitglied des
hessischen Landtages.
Am 2. November 2010 besuchte Pham
Vu Luan, Minister des MOET (Vietnamesisches
Ministerium für Bildung und
Ausbildung), das GSI Helmholtzzentrum.
Nach einer kurzen Vorstellung der
Forschungsumgebung am GSI erhielt
Pham Vu Luan durch einen anschließenden
Rundgang durch die Beschleunigeranlagen
einen persönlichen Eindruck
von der GSI-Forschungsanlage. Begleitet
wurde Minister Pham Vu Luan von
einer Delegation hochrangiger Mitglieder
aus dem vietnamesischen Bildungs-
und Wirtschaftssektor.
GSI-Veröffentlichung in
den Highlights 2010
Die wissenschaftliche Publikation „Development
and performance evaluation
of a dynamic phantom for biological
dosimetry of moving targets“ von Alexander
Gemmel und Koautoren aus dem
Jahr 2010 wurde in die Highlights des
Jahres 2010 der Fachzeitschrift „Physics
in Medicine and Biology“ gewählt. Die
Highlights sind eine besondere Sammlung
von Publikationen, die die Breite
der herausragenden Arbeiten zeigt, die
im letzten Jahr in „Physics in Medicine
and Biology“ veröffentlicht wurden. Bei
der Arbeit handelt es sich um eine Studie
zur Bestrahlung eines beweglichen
Phantoms, die zur Entwicklung einer
Behandlung von bewegten Tumoren
beigetragen hat. Die Studie wurde mit
Unterstützung von Siemens Healthcare
durchgeführt.
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Erdbeben und Flutwelle –
Unterstützung für Japan
Erschüttert haben wir die schrecklichen
Naturkatastrophen in Japan verfolgt.
Unsere Freunde und Kollegen
an den betroffenen japanischen Partnerlaboratorien
haben nach bisheriger
Kenntnis keine Opfer zu beklagen.
Die teilweise erheblichen Schäden an
Beschleunigern und Detektorsystemen
haben GSI jedoch veranlasst,
jungen Wissenschaftlern aus Japan
bei der Fortführung von Doktor- und
Diplomarbeiten zu helfen: Studierenden
und auch Postdocs wird ein
rascher Einstieg in wissenschaftliche
Projekte bei GSI und FAIR angeboten,
auf Wunsch kann eine gemeinsame
Promotion an unseren Partneruniversitäten
ermöglicht werden.
Kontakt: Dr. Kei Sugita
k.sugita@gsi.de
Koreanischer Vizeminister
Kim bei GSI
Der Vizeminister des koreanischen Ministeriums
für Bildung, Wissenschaft
und Technologie, Professor Chang Kyung
Kim, hat am Montag, den 17. Januar
2011 mit einer Delegation GSI besucht.
Korea plant die Errichtung des Wissenschaftsparks
„International Science and
Business Belt“ (ISBB). Eine Beschleuniger-
und Experimentieranlage für die
Forschung mit Ionenstrahlen soll dabei
Bestandteil werden. In Diskussionen mit
dem Technischen Geschäftsführer von
GSI, Dr. Hartmut Eickhoff, zeigten sich
die Besucher besonders interessiert an
einer Kooperation auf dem Feld der Detektorentwicklung
und -produktion.
Vizeminister Chang Kyung Kim (sitzend 2. v.
l.) mit seiner Delegation führte Gespräche mit
GSI-Geschäftsführer Hartmut Eickhoff (sitzend
Mitte).
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target NACHRICHTEN
Junge Forscher – wer wir sind und was wir tun –
Ein Pilotprojekt an der Pestalozzischule in Frankfurt-Riederwald
In einem gemeinsamen Pilotprojekt der
Stiftung Polytechnische Gesellschaft,
des GSI Helmholtzzentrums, der Doktorandenschule
HGS-HIRe (Helmholtz
Graduate School for Hadron and Ion
Research) und der Pestalozzischule in
Frankfurt-Riederwald haben Physikstudenten
und Doktoranden Drittklässler
der Pestalozzischule für Naturwissenschaften
und Technik begeistert. In
drei Unterrichtseinheiten führten sie
gemeinsam mit zwei dritten Klassen der
Pestalozzischule Experimente zum Verständnis
von kleinen Teilchen und Teilchenbeschleunigern
durch. Die jungen
Wissenschaftler forschen alle am GSI
Helmholtzzentrum. Rund 40 Drittklässler
erfuhren von ihnen, was ein Forscher
ist, was er fragt, wie er forscht, denkt
und mit welchen Themen sich ein Physiker
befasst. Der Unterricht wurde von
einer Lehrkraft begleitet.
Zuvor fand ein Briefwechsel zwischen
den Grundschülern und Wissenschaftlern
statt. Die Studierenden und Doktoranden
stellten sich vor, erläuterten,
was sie an der Physik fasziniert, und beschrieben,
was sie am GSI erforschen.
In einem Antwortbrief stellten sich die
Schüler vor und formulierten erste Fragen
an die Studierenden. Diese Fragen
wurden in den ersten Unterrichtsstunden
von den jungen Forschern aufgegriffen.
Mit einem einfachen Experi-
Aus Knete und durchsichtigen Plastikrohren entsteht das Beschleunigermodell.
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Unterrichtseinheit in der Pestalozzischule - die Drittklässler bauen einen Kreisbeschleuniger.
ment erfuhren Schüler mehr über kleine
Teilchen und die Forschungsthemen der
Studierenden. In weiteren Unterrichtseinheiten
bauten die Studierenden gemeinsam
mit den Kindern ein einfaches
Modell eines Teilchenbeschleunigers.
Das Experiment ist speziell entwickelt
worden, um den Kindern auf spielerische
Weise eine Beschleunigeranlage
zu erklären.
Zum Abschluss des Projekts am Montag,
den 15. November 2010 besuchten
die Schüler gemeinsam mit ihren
Eltern das GSI Helmholtzzentrum und
erhielten eine Führung durch die Großforschungsanlage.
So lernten Kinder
und Eltern den Arbeitsplatz der jungen
Forscher kennen und bekamen einen
direkten Einblick in den Betrieb einer
großen Forschungseinrichtung.
Die Stiftung Polytechnische Gesellschaft
und das GSI Helmholtzzentrum
möchten die Naturwissenschaften
stärker in die Grundschulen tragen.
Dabei steht der persönliche Kontakt
zwischen jungen Wissenschaftlern und
den Schülern im Vordergrund. Die jungen
Physiker sollen ihre Begeisterung
im Gespräch und gemeinsamen Experimentieren
auf die Kinder übertragen
und ihnen eine Vorstellung von der
komplexen wissenschaftlichen Forschung
an einer Großforschungsanlage
vermitteln.
Die Pestalozzischule eignet sich besonders
für das Pilotprojekt „Junge Forscher
- wer wir sind und was wir tun“,
da die Schule einen hohen Anteil an
Schülern aus bildungsungewohnten Elternhäusern
verzeichnet. Insbesondere
die Kinder, die in ihrem Umfeld keinen
Kontakt zu Wissenschaftlern haben,
sollen auf diesem Weg für Naturwissenschaften
und Technik begeistert
werden.
GSI-Magazin target Ausgabe 6

Saturday Morning Physics 2010 bei GSI
Zum 13. Mal hatten am Samstag, dem
4. Dezember 2010, wieder knapp 300
Oberstufenschüler aus ganz Hessen
die Gelegenheit, einen Einblick in die
aktuelle physikalische Forschung am
GSI Helmholtzzentrum zu erhalten. In
Rundgängen durch die GSI-Anlagen
erkundeten die Schüler die Teilchenbeschleuniger
sowie Experimente aus
Kernphysik, Atomphysik, Biophysik,
Plasmaphysik und Materialforschung.
Die Veranstaltungsreihe „Saturday
Staatssekretär aus USA hält
Vortrag bei GSI zur künftigen
Energieversorgung
Der Staatssekretär des Energieministeriums
der USA Steven Koonin (U.S.
Department of Energy/Under Secretary
for Science) hielt am 30. November
2010 bei GSI einen Vortrag über die
amerikanische Strategie zur zukünftigen
Energieversorgung. Er sprach unter
anderem über Anreizsysteme und Umsetzungskonzepte,
damit technologische
Innovationen für eine sichere und
umweltfreundliche Energieversorgung
im großen Maßstab umgesetzt werden
können. Der Vortrag fand im Rahmen
des wöchentlichen GSI-Kolloquiums
statt, bei dem Fachleute aus Wissenschaft
und Technik über aktuelle Entwicklungen
in unterschiedlichen Fachgebieten
berichten.
GSI-Magazin target Ausgabe 6
Morning Physics“ ist ein Projekt der
Physikalischen Fakultät der TU Darmstadt.
Sie fi ndet jährlich statt und hat
zum Ziel, das Interesse junger Menschen
an Physik zu stärken. In Vorträgen
und Experimenten an aufeinanderfolgenden
Samstagen erfahren
die Schüler Aktuelles aus der physikalischen
Forschung an der Universität.
Der Besuch am GSI Helmholtzzentrum
ist die einzige Exkursion, die innerhalb
der Reihe stattfi ndet.
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Nobelpreisträger Ketterle
spricht bei GSI
Im Rahmen der Physics Days des Extreme
Matter Institutes (EMMI), das im
Rahmen der Helmholtz-Allianz „Cosmic
Matter in the Laboratory“ gegründet
wurde, war Nobelpreisträger Wolfgang
Ketterle am 4. November 2010 beim
GSI Helmholtzzentrum zu Gast. In einem
einstündigen Kolloquiumsvortrag
berichtete er über seine aktuelle Forschung
und die Zukunftsplanung. Ketterle
erhielt den Nobelpreis im Jahr 2001
für die Erzeugung von Bose-Einstein-
Kondensaten in verdünnten Gasen aus
Alkaliatomen und für frühe grundsätzliche
Studien über die Eigenschaften der
Kondensate. Er ist assoziierter Partner
von EMMI.
Nobelpreisträger Ketterle (l.) im Gespräch mit
Peter Braun-Munzinger, Leiter von EMMI.
Neues Aufsichtsratmitglied Oda Keppler besucht GSI
In der Leitung des Referats 712 „Forschungseinrichtungen
der naturwissenschaftlichen
Grundlagenforschung“ in
der Unterabteilung „Großgeräte und
Grundlagenforschung, Sonderaufgabe
ESFRI“ am Bundesministerium für Bildung
und Forschung und damit als Mitglied
im GSI-Aufsichtsrat, der am 14.
Dezember 2010 tagte, hat Ministerialrätin
Oda Keppler die Nachfolge von Ministerialrat
Dr. Jan Grapentin angetreten.
Bei einem Besuch am 13. Dezember
2010 erhielt Frau Keppler einen Überblick
über Forschung und Infrastruktur
des GSI Helmholtzzentrums. Sie führte
viele Gespräche mit Wissenschaftlerinnen
und Wissenschaftlern aus unterschiedlichen
GSI-Forschungsbereichen
und besichtigte ausführlich die GSI-Anlagen.
Neben den Experimentierplätzen
und der Beschleunigeranlage besuchte
sie das Detektorlabor, das SMD-Labor,
die Magnetteststände, das Targetlabor
sowie die Werkstätten, wo sie sich von
den Arbeiten der Auszubildenden beeindruckt
zeigte.
Oda Keppler besichtigt mit Reinhard Lotz, dem
Leiter des GSI-Kontruktionsbüros, die mechanische
Werkstatt.
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NACHRICHTEN
Schüler werten ALICE-Experimentdaten aus –
Masterclass-Veranstaltung bei GSI
Masterclass-Schülerinnen bei der Auswertung der am CERN-Beschleuniger genommenen ALICE-Messdaten
im GSI-Rechenzentrum.
Am 8. März 2011 waren 30 Schüler
eingeladen, am GSI Helmholtzzentrum
eigenständig unter fachgerechter
Anleitung von Wissenschaftlern aktuelle
Messdaten zu analysieren. Die
Schüler erhielten eine Einführung in
die Forschung, besichtigten das GSI-
Experiment HADES und stellten zum
Abschluss des Forschungstags ihre
Ergebnisse auf Englisch in einer Videokonferenz
den Teilnehmern aus anderen
Forschungseinrichtungen vor.
Die analysierten Daten stammen aus
dem Schwerionenexperiment ALI-
CE am LHC-Beschleuniger des CERN,
Schweiz, und wurden in Proton-Proton-Kollisionen
bei 900 Gigaelektronenvolt
Schwerpunktsenergie auf-
Schülerinnen Schnuppertage 2010
Am 2. November 2010 konnten Mädchen
im Rahmen der Schülerinnen
Schnuppertage in der Abteilung Materialforschung
Ionenkanäle in Materialproben
ausätzen und unter dem Rasterelektronenmikroskop
untersuchen.
Die Schnuppertage ermöglichen jungen
Frauen einen intensiven Einblick in technische
und naturwissenschaftliche Studiengänge.
genommen. GSI ist am Bau und am
wissenschaftlichen Programm des
Schwer ionen-Experiments ALICE maßgeblich
beteiligt. Ein großer Teil der
Messdaten wird von den Forschern am
GSI-Rechenzentrum ausgewertet.
Die von GSI und der Doktorandenschule
HGS-HIRe getragene Veranstaltung
fand im Rahmen der so genannten
Masterclass 2011 statt. Die
Masterclass bietet bereits zum siebten
Mal rund 6.000 Schülern in 24 Ländern
die Möglichkeit, nahegelegene
Universitäten oder Forschungszentren
zu besuchen und von den Wissenschaftlern
einen Einblick in Themen
und Arbeitsweisen moderner Forschung
zu erhalten.
Academia Europaea tagt
am GSI Helmholtzzentrum
Die Sektion „Physics and Engineering
Sciences“ der Academia Europaea hat
am 25. und 26. März 2011 bei GSI getagt.
Die Academia Europaea ist eine
wissenschaftliche Gesellschaft, die unter
anderem zum Ziel hat, Bildung, Lehre
und Forschung in allen Wissenschaftsbereichen
zu fördern. Die Mitgliedschaft
wird durch Einladung an europäische
Wissenschaftler nach Vorschlag
einer Gutachterkommission erworben.
Momentan hat die Gesellschaft rund
2.000 Mitglieder, unter ihnen 38 Nobelpreisträger.
Der GSI-Geschäftsführer
Horst Stöcker und der GSI-Forschungsdirektor
Karlheinz Langanke empfi ngen
das Gremium mit Chairman Lászlo Pál
Csernai von der Universität Bergen,
Norwegen.
GSI-Geschäftsführer Horst Stöcker (3. v. r.) und
GSI-Forschungsdirektor Karlheinz Langanke (r.)
begleiten Lászlo Pál Csernai (2. v. l.) und die
Mitglieder der Academia Europaea auf einen
Rundgang durch GSI.
Neue Technologietransfer-
Webseite
Das Technologietransfernetzwerk der
Hochenergie- und Kernphysikinstitute
(TTN-HEP), welches am 10. April 2008
vom CERN Council als Projekt ins Leben
gerufen wurde, hat eine neue Webseite.
Auf der Seite präsentiert sich das TTN
und stellt Technologien und Serviceangebote
der HEP-Institute vor. Es werden
Technologien einzelner Institute sowie
gemeinsame Technologieprojekte präsentiert.
Ziel der Webseite ist es, über
die technologischen Weiterentwicklungen
der Hochenergiephysik und ihre
möglichen Anwendungen in der Industrie
zu informieren.
Kontakt: www.heptech.org
Seite 6 GSI-Magazin target Ausgabe 6

INTERVIEW
Youssef el Hayek ist 32 Jahre
alt. Im Libanon studierte
er Mathematik, anschließend
studierte er Physik an
der TU Darmstadt. Seit 2010
promoviert er als Stipendiat
der Helmholtz-Doktorandenschule
HGS-HIRe am
GSI Helmholtzzentrum und
der Goethe-Universität
Frankfurt.
Herr el Hayek, was ist das Thema Ihrer Doktorarbeit?
Meine Arbeit ist in die Forschung für FAIR eingebettet. Für die
neue Beschleunigeranlage werden hohe Teilchenströme bzw.
Intensitäten im Boosterbetrieb des GSI-Ringbeschleunigers
benötigt. Strahlverluste führen zu einem Druckanstieg und
damit zu weiteren Strahlverlusten im Beschleuniger. Ich versuche
durch Maschinenexperimente direkt am Beschleuniger
die Teilchenströme und Intensitäten zu optimieren bzw. die
Verluste zu verringern. Meinen Freunden erkläre ich immer,
dass wir eine Maschine bauen, die wahrscheinlich komplizierter
ist als eine Mondlandung.
Wie haben Sie sich auf das Leben in Deutschland vorbereitet?
Ich habe schon im Libanon eine Sprachschule besucht. Dort
hat man auch viel Wert auf die formalen Dinge wie etwa
Behördengänge gelegt. Sie können sich sicherlich vorstellen,
dass es einfacher ist seinen Führerschein zu beantragen,
wenn man auch das Beamten-Deutsch versteht. Neben einem
dreimonatigen Sprachkurs in Deutschland haben mir auch
mei ne deutschen Freunde geholfen mich schnell hier einzuleben.
Welche Erfahrungen haben Sie während Ihrer Zeit in Deutschland
gemacht?
Aus meiner Sicht gibt es eigentlich kaum Unterschiede in der
Mentalität zwischen Deutschen und Libanesen. Pünktlichkeit
und Präzision gehören zu den Deutschen. Libanesen sind viel
lockerer. Allerdings muss ich sagen, mir gefällt hier alles bis
auf das Wetter. Da haben wir im Libanon mehr Sonne. Was
die Arbeit betrifft fühle ich mich hier integriert und sehr wohl.
Gibt es etwas, worauf Sie sich in naher Zukunft sehr freuen?
Wenn alles gut geht fahre ich diese Jahr noch auf die IPAC
2011, die zweite International Particle Accelerator Conference
im September in Spanien, oder die CERN-Schule in Griechenland.
Was hat sie zum Physik-Studium inspiriert?
Nach der theoretischen Mathematik wollte ich wissen, was wir
nicht über die Welt wissen, in der wir jeden Tag leben!
GSI-Magazin target Ausgabe 6
target
INTERVIEW
Giovanna Martino ist 29
Jahre alt. Ihr Bachelor-
Studium in Physik und ihren
Master of Science in
Biomedizinischer Physik
erwarb sie an der Universität
Turin, Italien. Seit 2008
promoviert sie im Rahmen
des PARTNER-Projekts in
der Abteilung Biophysik des
GSI Helmholtzzentrums.
Frau Martino, was ist das Thema Ihrer Doktorarbeit?
Ich bin Doktorandin im Rahmen des Europäischen Marie-Curie-Projekts
PARTNER (Particle Training Network for European
Radiotherapy). Meine Arbeit bei GSI konzentriert sich auf die
Charakterisierung von Ionenstrahlen aus Lithium und Sauerstoff
und wie sie in der Strahlentherapie eingesetzt werden
könnten.
Welche Erfahrungen haben Sie in Deutschland gemacht?
Natürlich sind die Unterschiede zwischen Deutschen und Italienern
vom Einzelnen abhängig und nicht verallgemeinerbar.
Bei Wetter und Essen zeigen sich aber dann doch große Unterschiede.
Am Tag meiner Ankunft beispielsweise hat mich mein
Betreuer am Flughafen abgeholt und lud mich direkt in den
Biergarten ein. Er bestellte Würstchen und Bier für uns beide.
Mit so einer großen Portion Bier hatte ich allerdings nicht gerechnet
und gab mein Bestes, um nicht gleich den ersten Eindruck
von mir zu vermasseln! Eines kann man aber sagen, die
Deutschen sind entspannter und lässiger als die Italiener.
Was hat Sie bewogen nach Deutschland zu kommen?
In meinem letzten Jahr an der Universität Turin erhielt ich
durch das Leonardo-Projekt ein Stipendium, mit dem ich meine
Diplomarbeit bei GSI machen konnte. Mein Professor in
Italien arbeitete bereits mit GSI zusammen, so hat sich alles
optimal entwickelt. Als ich zu GSI gekommen bin, konnte ich
kein Deutsch, wusste also in dieser Hinsicht nicht was mich
erwartet – aber es war eine sehr spannende Erfahrung.
Was gefällt Ihnen besonders an Ihrem Beruf?
Als Marie-Curie-Studentin besuche ich viele europäischen
Ver anstaltungen, die sich mit der Partikeltherapie beschäftigen.
Und nehme an Konferenzen teil, die für meine Forschung
und Doktorarbeit wichtig sind. Das Arbeiten bei GSI bietet mir
eine großartige Chance mein Wissen auf motivierende und
spannende Art und Weise zu vertiefen. Ich habe viele Aufgaben,
die mich berufl ich wachsen lassen. Ich hätte es berufl ich
wie privat vermisst bei GSI zu arbeiten, denn hier habe ich
neben meinem Mann Fabio noch viele weitere wunderbare
Menschen kennengelernt.
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FORSCHUNG
Mit der Ionenfalle SHIPTRAP haben Wissenschaftler
bei GSI mit höchster Präzision
die Massenunterschiede bestimmter
Atomkerne gemessen, die für einen sehr
seltenen radioaktiven Zerfallsprozess in
Frage kommen. So konnten sie mit dem
Isotop Gadolinium-152 den bislang am
besten geeigneten Atomkern bestimmen,
um durch seinen Zerfall in anderen
zukünftigen Experimenten neue Erkenntnisse
über Neutrinos zu gewinnen.
Eine der Grundfragen der Kosmologie ist,
warum es nach dem Urknall mehr Materie
als Antimaterie gab, so dass außer
bloßer Strahlung überhaupt etwas übrig
geblieben ist, um Galaxien, Sterne, Planetensysteme,
Lebewesen und schließlich
unsere eigene Existenz zu ermöglichen.
Das Verständnis hierzu ist mit den
Eigenschaften von Neutrinos verbunden.
Neutrinos sind Elementarteilchen,
die auch als Geisterteilchen bezeichnet
werden, da sie nur extrem schwach mit
der uns bekannten „gewöhnlichen“
Materie in Wechselwirkung treten und
diese nahezu ungehindert durchdringen.
Dementsprechend sind noch viele Eigenschaften
von Neutrinos unbekannt.
So wird zum Beispiel vermutet, dass ein
Neutrino sein eigenes Antiteilchen sein
könnte (sog. Majorana-Fermion), ein
noch niemals beobachtetes Phänomen.
Neutrinos entstehen natürlicherweise in
bestimmten radioaktiven Zerfällen von
Atomkernen. Beim radioaktiven Zerfall
wandelt sich ein Atomkern, der Mutterkern,
in einen anderen, den Tochterkern,
um. Ein möglicher Nachweis, ob das
Neutrino sein eigenes Antiteilchen ist,
wäre die Beobachtung einer bestimmten
radioaktiven Zerfallsart, des so genannten
neutrinolosen Doppel-Elektroneneinfangs.
Bei diesem sehr seltenen
Zerfallsprozess werden zwei Elektronen
aus der Hülle von Protonen im Atomkern
eingefangen und es entstehen normalerweise
zwei Neutrinos. Wenn nun das
Neutrino mit seinem Antiteilchen identisch
wäre, würde kein Neutrino ausgesendet
werden, deshalb die Bezeichnung
neutrinolos.
Dieser neutrinolose Zerfallsprozess ist allerdings
experimentell, wenn überhaupt,
nur nachweisbar, wenn die Masse des
Mutterkerns zwar größer ist als die des
Tochterkerns, sich dabei aber so gering
wie möglich unterscheidet. Um auch
noch geringste Massenunterschiede
messen zu können, benutzten Wissenschaftler
die Ionenfalle SHIPTRAP. Mit
SHIPTRAP können die Wissenschaftler
Massen mit so hoher Genauigkeit messen,
dass sie theoretisch nachweisen
könnten, ob in einem voll beladenen
Jumbo-Jet ein Passagier eine 1 Euro-
Münze im Portemonnaie hat oder nicht.
Mit SHIPTRAP untersuchten die Wissenschaftler
nun systematisch die Massen
von möglichen Atomkernen, um den
besten Kandidaten für den neutrinolosen
Doppel-Elektroneneinfang zu bestimmen.
Sie fanden heraus, dass das Gadolinium-Isotop
mit der Massenzahl 152
(Gadolinium-152), welches in das Isotop
Samarium-152 zerfällt, der zurzeit vielversprechendste
Kandidat ist. Es ist somit
das geeignete Isotop, um in zukünftigen
Neutrino-Experimentaufbauten
Das Bild zeigt die Penning-Falle des
SHIPTRAP-Experiments. Durch ein parallel zum
Rohr angelegtes Magnetfeld werden die einfl
iegenden Ionen auf eine Spiralbahn im Rohr
gezwungen, anhand deren Frequenz die Masse
bestimmt werden kann.
DEN NEUTRINOS AUF DER SPUR
Messung von Atomkernmassen mit höchster Präzision am SHIPTRAP-Experiment bei GSI
wie zum Beispiel in Gran Sasso, Italien,
untersucht zu werden mit dem Ziel, bei
dessen Zerfall erstmalig die Vernichtung
zweier Neutrinos nachzuweisen.
Über die Messung der Halbswertszeit
von Gadolinium-152, die im Bereich von
10 26 Jahren liegt, ließen sich auch Grenzen
für die Masse der Neutrinos bestimmen.
Erst seit kurzem ist bekannt, dass
Neutrinos überhaupt eine Masse haben,
die allerdings sehr klein ist und noch nie
direkt gemessen werden konnte. Der
Ansatz über den Zerfall von Gadolinium-152
Informationen über die Masse
der Neutrinos zu erhalten, ist komplementär
zu anderen Experimentaufbauten
in der Helmholtz-Gemeinschaft wie
KATRIN am KIT in Karlsruhe.
An den Experimenten bei GSI waren
unter Federführung des Max-Planck-Instituts
in Heidelberg 17 Wissenschaftler
aus 11 Instituten beteiligt: Max-Planck-
Institut für Kernphysik, Heidelberg,
Ruprecht-Karls-Universität Heidelberg,
GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung,
Darmstadt, Ernst-Moritz-
Arndt-Universität, Greifswald, Institute
for Theoretical and Experimental Physics
Moskau, Russland, PNPI Gatchina, St.
Petersburg, Russland, Helmholtz-Institut
Mainz, Johannes Gutenberg-Universität
Mainz, St. Petersburg State University,
Russland, Joint Institute for Nuclear Research,
Dubna, Russland, Comenius University
Bratislava, Slowakei, Technische
Universität Dresden.
Wissenschaftlicher Kontakt:
Michael Block, GSI
GSI-Magazin target Ausgabe 6

target FORSCHUNG
Die bei GSI entwickelte Krebstherapie
mit Ionenstrahlen zeichnet sich durch
hohe Heilungsraten und geringe Nebenwirkungen
aus und ist seit gut einem
Jahr im Routineeinsatz. Die Wirkung
von Ionenstrahlen hängt nicht nur
von der Beschaffenheit des Tumors ab,
sondern darüber hinaus auch von der
genetischen Voraussetzung und den
Lebensumständen eines Patienten. Wissenschaftler
haben am GSI nun erstmals
Proben von lebenden menschlichen
Tumorgewebeschnitten mit Ionen bestrahlt,
um dies systematisch zu erforschen.
Langfristiges Ziel ist es, die schon
jetzt sehr wirkungsvolle Therapie mit
Ionenstrahlen so weiter zu entwickeln,
dass die Bestrahlungsdosis auf den Tumor
und außerdem individuell für jeden
Patienten optimal eingestellt werden
kann. Eine derartige Behandlung wäre
ein neuer Ansatz, denn bislang werden
bei Strahlentherapien vor allem die Beschaffenheit
und die Position des Tumors
berücksichtigt. Darüber hinaus können
Wissenschaftler mit Hilfe von Gewebeschnitten
schnell und effektiv die Wirkung
von Ionenstrahlen auf verschiedene
Tumorarten untersuchen und somit
neue Anwendungsgebiete erschließen.
Die Untersuchungen sind nur deshalb
möglich, weil es an der Universität
Frankfurt erstmals gelungen ist, Proben
von bestimmten menschlichen Tumoren
herzustellen. Das von Patienten
entnommene Tumorgewebe wird dabei
so präpariert, dass es über Wochen am
Leben bleibt. Weil diese Proben weitgehend
den natürlichen Begebenheiten
im Patienten entsprechen, können die
GSI-Magazin target Ausgabe 6
Wissenschaftler bei der Bestrahlung Effekte
beobachten, die auch bei der Behandlung
von Patienten auftreten. Insbesondere
möchten die Wissenschaftler
herausfi nden, wie die durch Strahlung
getroffenen Zellen auf ihre benachbarten
Zellen wirken, den so genannten
Bystander-Effekt. Dies ist bei bisherigen
Testverfahren mit gezüchteten Zellkulturen
oder in Tierversuchen nur sehr eingeschränkt
möglich.
„Jeder Tumor reagiert unterschiedlich
auf Strahlung: manche sind empfi ndlicher,
stellen das Wachstum ein oder gehen
zu Grunde, andere sind resistenter
und werden von der Therapie nicht beeinträchtigt.
Die Wirkung ist außerdem
von Patient zu Patient verschieden“,
sagt Professor Marco Durante, Leiter
der Abteilung Biophysik bei GSI. „Die
Bestrahlung und Auswertung der Gewebeproben
von Patienten bietet uns die
Möglichkeit das herauszufi nden. Mit diesem
Wissen könnten die behandelnden
Ärzte die Tumortherapie auf jeden einzelnen
Patienten individuell optimieren.“
Menschliches Gewebe wird häufi g während
einer Operation gewonnen. Eine
neue Methode ermöglicht es nun, diese
Gewebekulturen für mehrere Wochen
im Labor am Leben zu halten. „Diese so
genannten Gewebeschnittkulturen stellen
ein Testsystem für biologische Untersuchungen
dar, da in ihnen nicht die Zelle
einzeln, sondern in ihrer natürlichen
Umgebung, das heißt in der Umgebung
von anderen Zellen betrachtet werden
kann“, so Professor Ingo Bechmann, der
das Verfahren an der Charité und der
Eingefärbte Zellen eines Gewebeschnitts eines
menschlichen Tumors (grün: wachsende Zellen,
blau: Zellkerne).
ZUKUNFT DER TUMORTHERAPIE
Proben von lebendem menschlichem Tumorgewebe erstmals mit Ionen bestrahlt
Universität Frankfurt mitentwickelt hat
und inzwischen Professor an der Universität
Leipzig ist. Die Idee, diese Schnittkulturen
für die Forschung bei GSI einzusetzen,
hatte der Frankfurter Arzt und
Kurator der Senckenbergstiftung Dr.
Kosta Schopow.
Die wissenschaftlichen Arbeiten wurden
bei GSI, der Goethe-Universität Frankfurt
und dem Frankfurt Institute for
Advanced Studies (FIAS) durchgeführt.
Gefördert wird das Projekt durch die
Alfons und Gertrud Kassel-Stiftung und
die Margarete und Herbert Puschmann-
Stiftung, die u. a. zwei Doktorandenstellen
und die Anschaffung wesentlicher
Messapparaturen fi nanzierten.
Wissenschaftlicher Kontakt:
Marco Durante, GSI
Experimenteller Aufbau am Linearbeschleuniger
des GSI Helmholtzzentrums. Die Gewebeproben
befi nden sich in den in einem Magazin
aufgereihten Petrischalen. Mit einem Greifarm
werden diese nacheinander zur Bestrahlung in
den Strahlengang gehoben.
Seite 9

target WISSENSCHAFT
FORSCHUNG
DYNAMISCHES VAKUUM
Warum leer nicht wirklich leer bleibt
Für die Experimente mit Ionenstrahlen
am GSI Helmholtzzentrum beschleunigen
die Wissenschaftler geladene Atome,
so genannte Ionen, mithilfe eines
Teilchenbeschleunigers und lassen sie
auf Materialproben prallen. Um dabei
hohe Aufprallenergien zu erzielen, verwenden
sie häufi g schwere Ionen, beispielweise
Uran-Ionen. Der Ladungszustand
der Ionen kann unterschiedlich
sein und hängt davon ab, wie viele Elektronen
um den Kern des Atoms kreisen.
Damit der Ionenstrahl im Beschleuniger
nicht verloren geht, herrscht dort ein Vakuum
(siehe Infobox auf Seite 11).
Bisher werden am GSI Helmholtzzentrum
Uran-Ionen mit einem meistens
sehr hohen Ladungszustand (U 73+ )
beschleunigt. Die im Rahmen des FAIR-
Projekts geplante Steigerung der Intensitäten
um den Faktor 100 erfordert
jedoch die Verwendung von mittleren
Ladungszuständen (U 28+ ), da sich die
hochgeladenen Uran-Ionen aufgrund
ihrer Ladung zu stark gegenseitig abstoßen
und so die maximale Teilchendichte
im Strahl begrenzen.
Im Jahr 2001 wurden in Vorgriff auf das
FAIR-Projekt erstmals Uran-Ionen mit
mittlerem Ladungszustand im Kreisbeschleuniger
des GSI Helmholtzzentrums
Seite 10
beschleunigt. Dabei trat ein zunächst
überraschender Effekt zu Tage. Je mehr
Uran-Ionen in den Beschleuniger eingebracht
wurden, desto größer waren die
Strahlverluste während des Beschleunigungsvorgangs.
Bald darauf wurde das
sogenannte dynamische Vakuum als Ursache
des Phänomens identifi ziert.
Die Beschleunigung von schweren Ionen
mit mittleren Ladungszuständen birgt
das Problem, dass, je niedriger der La-
Vakuum zeichnet sich in erster Linie dadurch
aus, dass nichts da ist.
dungszustand eines Ions ist (also je mehr
Elektronen um den Atomkern kreisen),
desto höher ist die Wahrscheinlichkeit,
dass ein Strahlion mit einem übrig gebliebenen
Teilchen im Vakuum – einem
sogenannnten Restgasteilchen – zusammenstößt
und dabei seinen Ladungszustand
ändert. Das Strahlion kann sowohl
Elektronen von einem Restgasteilchen
einfangen und damit seine eigene Ladung
reduzieren, als auch eigene Elektronen
bei dieser Kollision verlieren, was zu
Blick in den existierenden GSI-Ringbeschleuniger. Die roten und gelben Magnete halten die Ionen auf
dem richtigen Pfad. Im Strahlrohr herrscht ein Ultrahochvakuum von 10 -11 Millibar.
GSI-Magazin target Ausgabe 6

target FORSCHUNG
Der bei GSI entwickelte Kollimator sorgt durch seine Materialeigenschaften dafür, dass das Vakuum
erhalten bleibt, da nur sehr wenige Teilchen pro auftreffendem Ion abgegeben werden.
einem höheren Ladungszustand führt.
Welcher der beiden Prozesse stattfi ndet,
ist abhängig von der Geschwindigkeit
des Strahlions. Beim geplanten FAIR-
Hauptbeschleuniger dominiert aufgrund
der hohen Teilchenenergien der Elektronenverlust.
Die Anzahl der umgeladenen
Strahlionen hängt dabei direkt von der
Teilchendichte des Restgases und von
der Anzahl der Strahlionen ab.
Die über diesen Mechanismus umgeladenen
Strahlionen gehen im Beschleuniger
verloren. Die Magnetfelder ei-
nes Beschleunigers sind so ausgelegt,
dass Teilchen mit dem gewünschten
Ladungszustand (hier U 28+ ) optimal in
der Maschine gehalten werden. Ändert
nun ein Teilchen seinen Ladungszustand,
wird es in den Ablenkmagneten,
die den Ionenstrahl auf der Kreisbahn
halten, stärker bzw. schwächer abgelenkt
und trifft so auf die Seitenwand
des Vakuumrohrs. Am Auftreffpunkt
werden auf der Oberfl äche des Vakuumrohrs
angelagerte Gasteilchen abgelöst
und sorgen für einen Druckanstieg.
Pro einfallendem Strahlion werden bis
Was ist eigentlich Vakuum und warum braucht es der Beschleuniger?
Vakuum bezeichnet einen weitgehend
luftleeren Raum. Die Wissenschaftler
nehmen es noch etwas genauer. Die
DIN-Norm zur Vakuumtechnik beschreibt
Vakuum als den Zustand eines
Gases, wenn in einem Behälter der
Druck des Gases und damit die Teilchenzahldichte
niedriger ist als außerhalb
oder wenn der Druck des Gases
niedriger ist als 300 Millibar, das heißt
kleiner als der niedrigste auf der Erdoberfl
äche vorkommende Atmosphärendruck.
Das lässt bereits den Grund erkennen,
warum das Vakuum für den Beschleuniger
so wichtig ist – eine gerin-
GSI-Magazin target Ausgabe 6
ge Teilchenzahldichte. Ist keine Luft im
Inneren des Teilchenbeschleunigers,
können die beschleunigten Ionen den
Beschleuniger ungehindert durchqueren.
Stießen die Ionen mit den Luftteilchen
zusammen, würden sie von ihnen
abprallen, dabei abgelenkt werden und
gegen die Wand des Teilchenbeschleunigers
fl iegen. Sie gingen dadurch für
die Experimente verloren.
Insbesondere in einem Ringbeschleuniger
ist es deshalb sehr wichtig, ein
gutes Vakuum zu haben. Darin müssen
die Teilchen in vielen Umläufen tausende
Kilometer Wegstrecke zurücklegen.
Kämen dabei viele solche Zusammen-
zu 25.000 an der Oberfl äche haftende
Gasteilchen abgelöst. Durch den
Druckanstieg stehen nun mehr Restgasteilchen
als potentielle Stoßpartner zur
Verfügung und es werden mehr Strahlionen
umgeladenen. Dieser sich selbstverstärkende
Effekt wird als dynamisches
Vakuum bezeichnet.
Um die Anzahl der umgeladenen Strahlionen
möglichst gering zu halten, haben
die Wissenschaftler über die letzten Jahre
ein umfangreiches Verbesserungsprogramm
für den bestehenden Beschleuniger
erarbeitet und bereits größtenteils
umgesetzt. Unter anderem beinhaltet
dieses Programm die Installation eines
Kollimatorsystems, das die umgeladenen
Ionen auf mit Gold beschichteten
Kupferblöcken auffängt. Diese geben
besonders wenige Teilchen pro auftreffendem
Ion ab. Weniger als hundert
Teilchen lösen sich von der Oberfl äche
des Kollimators, wenn ein umgeladenes
Strahlion auftrifft. Die mit dem GSI-
Beschleuniger gewonnen Erkenntnisse
sind direkt in die Entwicklung des FAIR-
Beschleunigers eingefl ossen und stellen
sicher, dass er die hohen Anforderungen
des FAIR-Projekts bezüglich der Strahlintensität
erfüllen kann.
Wissenschaftlicher Kontakt:
Peter Spiller, GSI
stöße mit Luftteilchen vor, bliebe vom
Ionenstrahl nicht viel übrig. Deshalb
herrscht in den Beschleunigern ein sogenanntes
Ultrahochvakuum von bis
zu 10 -11 Millibar. Um es zu erhalten,
sind hunderte von Vakuumpumpen
rund um die Uhr im Einsatz.
Druckbereiche verschiedener Vakua in
Millibar (mbar):
Umgebungsdruck 1013,25 mbar
Grobvakuum 300 - 1 mbar
Feinvakuum 1 - 10 -3 mbar
Hochvakuum 10 -3 - 10 -7 mbar
Ultrahochvakuum 10 -7 - 10 -12 mbar
extrem hohes Vakuum

target PARTNER
GSI und das World-Wide-Grid
Um die enormen Datenmengen zu
bewältigen, die durch Experimente
am größten Teilchenbeschleuniger
der Welt, dem Large Hadron Collider
(LHC) am CERN in Genf entstehen,
wurde das World-Wide-Grid aufgebaut.
Das Grid ist eine Weiterentwicklung
des World-Wide-Web. Die am
LHC entstehenden Experimentdaten
werden dabei nicht am Ort ihrer Entstehung
verarbeitet, sondern auf mehrere
Zentren verteilt. Dazu werden
über das Internet tausende Rechner
der am LHC beteiligten Forschungsinstitute
zusammengeschaltet. Physiker
und Informatiker am GSI Helmholtzzentrum
haben das Datennetz in den
letzten Jahren mit entwickelt und aufgebaut.
Das Grid besteht zunächst aus
Hauptknotenpunkten, diesen Zentren
sind 120 kleinere Einheiten zugeordnet,
zu denen auch das GSI Helmholtzzentrum
gehört. Mit den kleineren Einhei-
Über die nächsten 10 Jahre gesehen benötigt
Europa neue Teilchenbeschleuniger
und einen umfassenden Ausbau der bestehenden
Forschungseinrichtungen, um
weiterhin an der Spitze der kernphysikalischen
Forschung zu stehen. Das ist die
Prognose der European Science Foundation
(ESF), die am 9. Dezember 2010 den
„Long Range Plan 2010“ für Kernphysik in
Brüssel vorgestellt hat.
Der Report detailliert neue Wege für die
Zukunft der Kernphysik, die alle leistungs-
Blick in die GSI-Rechnerfarm für das
Grid-Computing.
ten sind wiederum 1.000 noch kleinere
Zentren verbunden, die die Arbeitsleistung
der Arbeitsplatzrechner tausender
Wissenschaftler für die Auswertungen
zur Verfügung stellen.
GSI war neben dem Aufbau des
Grids auch am Bau und am wissenschaftlichen
Programm des Schwerionen-Experiments
ALICE (A Large
Ion Collider Experiment) am LHC-Beschleuniger
federführend beteiligt. Das
GSI-Rechenzentrum ist fester Bestandteil
des Grids für die Datenauswertung
des ALICE-Experiments. Die Experimente
laufen – mit Spannung wird
die Auswertung der Experimentdaten
erwartet, die auf etwa zwei Millionen
Gigabyte pro Jahr geschätzt werden.
Diese unglaublich große Datenmenge
entspricht ungefähr 425.000 DVDs
und damit einem DVD-Stapel von 510
Metern Höhe.
Neue Beschleunigeranlagen für Europas Spitzenposition
in der Kernphysik
fähige neue Beschleunigeranlagen voraussetzen.
Die Vorschläge enthalten konkrete
Planungen zur Verbesserung bestehender
und zum Aufbau neuer Anlagen, um Finanzierern
die Zuteilung ihrer Unterstützung
zu erleichtern.
Neben dem GSI Helmholtzzentrum arbeiten
noch viele weitere europäische
Forschungseinrichtungen an der Zukunftsplanung.
Durch ihre Zusammenarbeit auf
diesem Gebiet ist Europa weltweit führend
in der Kernphysik.
Kooperation mit China
Am Institute of Modern Physics (IMP) der
Chinesischen Akademie der Wissenschaften
in Lanzhou, China, gelang die Produktion
von vier kurzlebigen Kernen im Kühler-Speicherring
CSRe sowie die Messung
ihrer Massen durch den Vergleich kleinster
Differenzen in ihrer Umlaufzeit. Die
Kerne könnten eine entscheidende Rolle
zum Verständnis der Elemententstehung
im Universum spielen. Die Wege der Nukleosynthese
in Sternen können über die
Massen von instabilen Kernen bestimmt
werden. Die gemessenen Kerne liegen
entlang eines Reaktionspfades, des sogenannten
rp-Prozesses („schneller Protoneneinfang“).
Aufgrund ihrer extrem kleinen
Produktionsraten im Labor und ihrer
kurzen Lebensdauern ist die Untersuchung
der Kerne sehr kompliziert.
Der Bau und die Inbetriebnahme des
CSRe wurden unter Beteiligung von GSI-
Forschern durchgeführt. Das Experiment
führten chinesische, französische, deutsche,
japanische und amerikanische Forscher
gemeinsam durch. Der gelungene
Versuch ist ein Resultat der langjährigen
Kooperation zwischen GSI und dem IMP.
Kollaboration zwischen
FAIR und CERN
Am 18. November 2010 haben Rolf Heuer,
Generaldirektor des CERN in der Schweiz,
und Boris Sharkov, Wissenschaftlicher Geschäftsführer
von FAIR, ein Abkommen
über die Zusammenarbeit zwischen FAIR
und CERN unterzeichnet. Gegenstand des
Abkommens ist die gegenseitige Unterstützung
in Beschleunigerbau und -technik
und in anderen wissenschaftlichen Feldern
von beidseitigem Interesse.
Rolf Heuer (l.) und Boris Sharkov bei der Vertragsunterzeichnung.
Seite 612
GSI-Magazin target Ausgabe 6

target HELMHOLTZ CORNER
Terahertzblitze ermöglichen exakte Röntgenmessungen
Viele physikalische und chemische Vorgänge
laufen in extrem kurzer Zeit und
auf extrem kleinen Längenskalen ab, in
der Regel in Zeiten von billiardstel Sekunden
und auf Längen von milliardstel
Metern. Um solche Phänomene zu
untersuchen, nutzen Forscher intensive
ultrakurze Röntgenblitze. Denn aus
der Fotografi e weiß man: Je schneller
ein Vorgang abläuft, desto kürzer muss
die Belichtung sein, die diesen sichtbar
macht. Forscher erzeugen solche intensiven,
ultrakurzen Röntgenblitze in großen
Forschungsanlagen, sogenannten
Freie-Elektronen-Lasern. Eine in Hamburg
und Berlin entwickelte neue Methode
ermöglicht es nun die Zeitaufl ösung
dieser Großgeräte voll auszureizen.
Röntgenblitze zu erzeugen, die nur wenige
Femtosekunden (Milliardster Teil
einer millionstel Sekunde) lang sind, ist
seit einigen Jahren möglich. Sie können
von Freie-Elektronen-Lasern erzeugt
werden. Tatsächliche Experimente waren
aber bislang nur mit einer Aufl ösung
von typischerweise etwa hundert Femtosekunden
möglich – also zwei Größen-
Neu im Senat der Helmholtz-Gemeinschaft
Zwei Spitzenforscherinnen wurden
neu in den Senat der Helmholtz-
Gemeinschaft berufen: Die Medizinerin
Professor Dr. Babette Simon, Präsidentin
der Universität Oldenburg, für den
Forschungsbereich Gesundheit und die
Teilchenphysikerin Professor Dr. Vera
Lüth von der Stanford University, USA,
für den Forschungsbereich Struktur der
Materie. Simon studierte Humanmedizin
und promovierte an der Universität
Freiburg. Nach Forschungsaufenthalten
an der Harvard Medical School/
Massachusetts General Hospital in
Boston, USA, setzte sie 1990 ihre Karriere
am Universitätsklinikum der Universität
Marburg fort. Seit 2006 war
Simon Vizepräsidentin der Universität
Marburg und wurde in die Wissenschaftliche
Kommission des Wissenschaftsrats
sowie in den Gesundheits-
GSI-Magazin target Ausgabe 6
ordnungen schlechter als die erzielten
Pulsdauern. Das Problem war, genau zu
bestimmen, wann die Röntgenpulse im
Experiment ankommen.
Eine Gruppe aus Wissenschaftlern des
Helmholtz-Zentrums Berlin für Materialien
und Energie (HZB), des DESY,
der European XFEL GmbH und des
Helmholtz-Instituts Jena, an dem GSI
federführend beteiligt ist, hat nun einen
Weg gefunden, die Ankunftszeit von
Röntgenpulsen mit einer Genauigkeit
von weniger als zehn Femtosekunden zu
messen. Die Methode basiert auf einer
so genannten Kreuzkorrelation mithilfe
eines Terahertz blitzes.
Die neue Methode kann mit sehr geringen
Modifi kationen an allen bestehenden
und geplanten neuen FEL-Quellen
angewendet werden. In Kombination
mit entsprechenden Experimenten eröffnet
sie die Möglichkeit, das Potenzial
dieser Großgeräte voll auszuschöpfen.
Erstmals können Phänomene nun auf
der relevanten Femtosekunden-Zeitskala
mit Röntgenpulsen untersucht werden.
forschungsrat des BMBF berufen. Vera
Lüth war schon von Januar 2008 bis
Ende 2010 Mitglied der Senatskommission
für den Forschungsbereich Struktur
der Materie. Sie promovierte 1974
in Teilchenphysik in Heidelberg, arbeitete
am CERN in Genf und am SLAC in
Stanford, USA.
Der Senat, dem Vertreter und Vertreterinnen
von Bund und Ländern sowie
aus Wissenschaft, Wirtschaft und
anderen Forschungsorganisationen
angehören, ist ein zentrales Gremium
der Helmholtz-Gemeinschaft. Der
Senat berät alle wichtigen Entscheidungen
der Helmholtz-Gemeinschaft
und beschließt insbesondere die Empfehlungen
zur Finanzierung der Forschungsbereiche
im Rahmen der programmorientierten
Förderung.
Erste gemeinsame
Helmholtz-Rosatom School
In der ersten gemeinsamen Helmholtz-
Rosatom School kamen Teilnehmer
der Helmholtz-Doktorandenschule HGS-
HIRe for FAIR und des FAIR Russia Research
Centre in Moskau vom 12. bis
zum 17. Februar 2011 in Hirschegg zusammen,
um über die FAIR-Beschleunigeranlage
zu diskutieren. Die Inhalte
deckten dabei alle Belange des FAIR-
Projekts ab: Die Beschleuniger, die Experimente
und die zugrundeliegenden
Theorien. In einer Serie von Expertenvorlesungen,
Präsentationen der Teilnehmer
und Gruppenprojekten wurden
die wissenschaftlichen Inhalte erarbeitet.
PRISMA aus Mainz punktet
bei Exzellenzinitiative
Bei der Vergabe von Exzellenzclustern
konnte der Antrag PRISMA (Precision
Physics, Fundamental Interactions and
Structure of Matter) der Universität
Mainz in der zweiten Runde punkten.
An PRISMA sind das Helmholtz-Institut
Mainz und GSI maßgeblich beteiligt.
PRISMA wurde aufgefordert, bis September
2011 einen Vollantrag zu stellen.
Eine Kommission aus Vertretern der
Deutschen Forschungsgemeinschaft und
des Wissenschaftsrates der Bundesregierung
wird die Anträge bewerten. Die Exzellenzcluster
sind Teil der Exzellenzinitiative
des Bundes und der Länder zur
Förderung von Wissenschaft und Forschung
an deutschen Hochschulen.
XFEL-Beschleunigungsstrukturen
in Produktion
Ein wichtiger Meilenstein auf dem Weg
zum supraleitenden Linearbeschleuniger
des European XFEL ist geschafft: Die
industrielle Produktion der supraleitenden
Beschleunigungsstrukturen konnte
beginnen. Im September 2010 fanden
Kick-off-Workshops statt, um die zukünftige
Zusammenarbeit von DESY
mit zwei Industrieunternehmen zu koordinieren.
Die supraleitenden Beschleunigungsstrukturen
sind ein von DESY
koordinierter gemeinsamer Beitrag dem
mit INFN Milano.
Seite 13

target
Silber, Gold ... und Kupfer
Die GSI-Galvanik glänzt
Seite 14
GSI STELLT SICH VOR
Einen ungewöhnlichen Beruf hat
Tanja Dettinger: Sie ist Galvanik-Meisterin.
Mit ihrem Kollegen Norbert Bönsch
hat sie am GSI Helmholtzzentrum die
Aufsicht über mehrere verschieden große
Becken mit geheimnisvollen Flüssigkeiten.
Werkstücke werden hineingetaucht
und wieder herausgezogen und
mit glänzenden Schichten aus Kupfer,
Silber oder Gold überzogen.
Wie kommen die edlen Metalle auf die
Werkstücke? Das Prinzip der sogenannten
Galvanik ist immer gleich. An ein
Bad mit Salzlösung wird eine elektrische
Spannung angelegt. Am Pluspol befi ndet
sich das Metall, das aufgebracht werden
soll, am Minuspol das zu beschichtende
Werkstück. Durch die Spannung lösen
sich Metallionen vom Pluspol ab, werden
zum Werkstück gezogen und dort abgelagert.
Es bildet sich rundherum eine
gleichmäßige Schicht aus dem Metall des
Pluspols. Je länger sich der Gegenstand
im Bad befi ndet, desto stärker wird die
Metallschicht. Damit die Schicht haltbar
wird, durchlaufen die Werkstücke vorher
einen mehrstufi gen Reinigungsprozess.
Stellen, die nicht beschichtet werden
sollen, müssen sorgfältig abgeklebt oder
mit Lack überzogen werden, um das Anhaften
des Metalls zu verhindern.
Bei GSI ist die Galvanik hauptsächlich
dafür zuständig, die großen Tanks und
Bauteile des Teilchenbeschleunigers
von innen mit einer Schicht aus hochglänzendem
Kupfer zu überziehen. Das
verbessert die elektrische Leitfähigkeit
der Oberfl ächen und sorgt dafür, dass
in den Tanks das elektrische Feld für die
Beschleunigung erzeugt werden kann.
Die Aufgabe ist anspruchsvoll, denn die
Anforderungen an die Oberfl ächenqualität
sind hoch. Noch dazu können die
Tanks über zwei Meter Durchmesser und
eine Länge von bis zu 3,5 Metern haben.
Ein Kran bewegt die tonnenschweren
Bauteile zwischen den verschiedenen
Reinigungs- und Beschichtungsbädern
hin und her. Beim Manövrieren von großen
Werkstücken bleiben dabei manchmal
nur wenige Zentimeter Platz.
Blick in den Linearbeschleuniger UNILAC des
GSI Helmholtzzentrums. Zur Verbesserung der
elektrischen Leitfähigkeit sind die Oberfl ächen
verkupfert.
Doch nicht nur riesige Beschleunigerteile
brauchen einen neuen Überzug, auch
viele kleinere Teile aus den GSI-Experimenten
sind mit einem Metall beschichtet.
Die Elektroden von Ionenfallen, in
denen geladene Teilchen eingefangen
werden können, sind beispielsweise
häufi g versilbert und anschließend vergoldet.
Dadurch wird eine Oxidation der
Tanja Dettinger und Norbert Bönsch begutachten
die Kupferbeschichtung eines Beschleunigerelements.
GSI-Magazin target Ausgabe 6

Oberfl ächen verhindert, die Präzisionsexperimente
in der Ionenfalle negativ
beeinfl ussen könnte.
Eine enge Zusammenarbeit mit dem
Beschleunigerpersonal und den Experimentatoren
ist notwendig. Dettinger
berät sie über die Möglichkeiten und
Grenzen der galvanischen Prozesse.
Schon bei der Konstruktion des Werkstücks
kann so darauf geachtet werden,
dass es für die galvanische Beschichtung
geeignet ist.
Das Wissen und Geschick der GSI-Galvanik
ist über GSI hinaus bekannt und hat
ihr schon einige externe Aufträge eingebracht.
Beispielsweise haben Beschleunigerkomponenten
für das Los Alamos
National Lab (USA), RIKEN (Japan)
oder für das Heidelberger Ionenstrahl-
Therapiezentrum HIT in den GSI-Bädern
ihre Kupferbeschichtung erhalten. Sie
kommen alle zu GSI, weil keine andere
Galvanikanlage der Welt die großen Teile
in der nötigen Qualität zu einem realistischen
Preis verkupfern kann.
Impressum
Herausgeber und Copyright:
GSI Helmholtzzentrum für
Schwerionenforschung GmbH
Planckstraße 1, 64291 Darmstadt
E-Mail: target@gsi.de
Erscheinungsdatum: April 2011
Layout: Bauer und Guse GmbH; Carola Pomplun
Redaktion: Jutta Leroudier, Claudia Nunner-Bisignano,
Ingo Peter (verantwortlich), Carola Pomplun
GSI-Magazin target Ausgabe 6
„GSI hat dabei natürlich immer Priorität“,
sagt Dr. Ralf Fuchs, der als Leiter
der Abteilung Zentrale Technik auch
der Galvanik vorsteht. „Sollte am Beschleuniger
ein Defekt auftreten, der
schnelle Reparatur erfordert, müssen
Fremdaufträge warten.“ Um die Funktion
des Beschleunigers auf lange Sicht
zu gewährleisten, ist die Galvanik nicht
wegzudenken, da es keine alternativen
Anbieter gibt. Wer würde sonst ein Beschleuniger-Ersatzteil
verkupfern? Wenn
die Galvanik hausintern jedoch nicht
genutzt wird, versucht Fuchs sie kostendeckend
auszulasten. Derzeit werden
Tanks für eine Beschleunigerstruktur der
Siemens AG verkupfert.
Der Bau der geplanten Beschleunigeranlage
FAIR bringt neue Aufgaben für
die Zukunft mit sich. Teile für den Protonen-Linearbeschleuniger
von FAIR
könnten demnächst eine Verkupferung
benötigen – eine Herausforderung, der
die GSI-Galvanik mit Spannung entgegensieht.
Blick in die große Halle der GSI-Galvanik. In den Becken im Vordergrund
soll eine Komponente für das HITRAP-Projekt bei GSI verkupfert werden,
die im Hintergrund schon bereitliegt.
Weiter wirkten an dieser Ausgabe mit: Michael Block,
Heidrun Bojahr, Tanja Dettinger, Marco Durante, Carlo
Ewerz, Ralf Fuchs, Karin Füssel, Wolfgang König, Bettina
Lommel, Peter Malzacher, Patrick Puppel, Wolfgang
Quint, Dorothee-Maria Rück, Reinhard Simon, Peter Spiller
Fotos: G. Otto - S. 1, 2, 3, 4, 5, 6 r., 7, 8, 11, 14 u., 15 l., 16
u. l., m.; K. Back - S. 6 l., 16 m. u. r.; University of Leipzig,
F. Merz - S. 9; A. Zschau - S. 10, 14 o.; W. Schön - S. 12;
C. Dorn - S. 15 r.; U. Dettmar - S. 16 o. l., o. m.; H. Büsching
- S. 16 m. o. r.; DGMS - S. 16 m. u.; IMP Lanzhou - S.
16 u. r.
Targets bei GSI
In den GSI-Beschleunigerexperimenten
ist eine Vielzahl von Targets im
Einsatz. In jeder Ausgabe des Magazins
möchten wir Ihnen ein Target
genauer vorstellen.
Produktionstargets
für Sekundärteilchen
target
Mit den Produktionstargets können
durch den Beschuss mit Schwerionenstrahlen
Sekundärteilchen wie
beispielsweise Pionen oder Kaonen
erzeugt werden. Sie gehören zu den
Mesonen, instabile Teilchen, die sich
aus zwei Quarks zusammensetzen.
Als Projektile verwenden die Wissenschaftler
mithilfe des GSI-Ringbeschleunigers
beschleunigte Kohlenstoff-
oder Stickstoff-Ionen. In den
bis zu zwölf Zentimeter langen zylinderförmigen
Targets aus Beryl lium
mit einem Durchmesser von vier Millimetern
werden die Projektile massiv
abgebremst und fast vollständig
zerlegt. Dabei entstehen die Mesonen
in großer Anzahl und können in
Experimenten am HADES-Detektor
genutzt werden.
Druck: Software AG Druckerei, Uhlandstraße 9, Darmstadt
Sie möchten immer die aktuelle Ausgabe von target
erhalten? Melden Sie sich über unser Webformular an und
Sie erhalten Ihr Exemplar per E-Mail oder auf dem Postweg
zugeschickt: www.gsi.de/target
Wenn wir in unserem Magazin von Wissenschaftlern, Ingenieuren,
Technikern und anderen sprechen, meinen wir
damit selbstverständlich auch alle Wissenschaftlerinnen,
Ingenieurinnen und Technikerinnen.
Seite 15

target KÖPFE GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung
PERSONALIA
Oliver Kester übernimmt Leitung des
Beschleunigerbereichs
Am 1. Dezember 2010 hat Professor
Dr. Oliver Kester die Leitung
des GSI-Beschleunigerbereichs
übernommen. Er tritt damit die
Nachfolge von Dr. Hartmut Eickhoff
an, der seit Anfang 2010 als
Technischer Geschäftsführer neue
Aufgaben übernommen hat.
Oliver Kester kehrt nach einem zweijährigen
USA-Aufenthalt als Professor für Beschleunigerphysik
an der Michigan State University und als
Leiter der Abteilung Beschleuniger-Entwicklung
am National Superconducting Cyclotron Laboratory
(NSCL) in East Lansing zu GSI zurück,
wo er bis 2008 als technischer Koordinator des
HITRAP-Projekts tätig war. Kester ist gleichzeitig
Professor am Institut für Angewandte Physik an
der Goethe-Universität in Frankfurt.
EMMI-Fellows nun vollzählig
Im August und Oktober 2010 konnten die dritte
und vierte EMMI-Fellow-Stelle des bei GSI
angesiedelten Extreme Matter Institutes EMMI
erfolgreich besetzt werden. Dr. Deniz Savran
(r.) hat zum 1. August 2010 als EMMI-Fellow
im Bereich Neutronenmaterie seine Arbeit aufgenommen,
Dr. Ilya Selyuzhenkov (l.) startete
am 1. Oktober 2010 als EMMI-Fellow im Bereich
Quark-Gluon-Plasma. Dr. Paul Neumayer
(2. v. l.) und Dr. Alexandre Gumberidze sind bereits
seit April bzw. Mai 2009 als EMMI-Fellows
in der Plasmaphysik und in der Atomphysik tätig.
Damit ist die Besetzung aller vier Nachwuchsgruppenleiter
des Extreme Matter Institute
EMMI in der Helmholtz-Allianz „Kosmische Materie
im Labor“ abgeschlossen. Erste gemeinsame
Aktivitäten der EMMI-Fellows und ihrer Arbeitsgruppen
haben bereits begonnen.
Tetyana Galatyuk erhält Preis für
Naturwissenschaftlichen Nachwuchs
Der mit 4.000 Euro
dotierte erste Preis der
Freunde und Förderer
der Universität Frankfurt
für den NaturwissenschaftlichenNachwuchs
wurde im Jahr 2010 zweimal vergeben, an
die Physikerin Dr. Tetyana Galatyuk (l.) vom FAIR-
Experiment CBM und an die Informatikerin Dr. Judith
Winter. Galatyuk erzielte in ihrer Dissertation
wesentliche Beiträge zu Erforschung der Kernmaterie
mittels virtueller Photonen. Ihre Ergebnisse
bilden die Grundlage für eine zukünftig bessere
Beschreibung der Photonenstrahlung aus dichter
Kernmaterie mit dem Ziel, eindeutige Signaturen
neuer Phasen der Materie unter extremen Bedingungen
zu entdecken.
Christoph-Schmelzer-Preis für Anna
Constantinescu und Rebecca Grün
Anna Constantinescu
(l.) von der Technischen
Universität Darmstadt
und Rebecca Grün von
der Fachhochschule
Gießen-Friedberg haben
am 9. Dezember
2010 den Christoph-
Schmelzer-Preis erhalten. Die beiden Wissenschaftlerinnen
erhielten zu gleichen Teilen den mit
1.000 Euro dotierten Preis für ihre herausragenden
Master- und Diplomarbeiten auf dem Gebiet der
Tumortherapie mit Ionenstrahlen. Verliehen wird
diese Auszeichnung jährlich vom Verein zur Förderung
der Tumortherapie mit schweren Ionen e.V.
Wolfgang Plass erhält
Mattauch-Herzog-Preis
Dr. Wolfgang Plass
wurde der mit 12.500
Euro dotierte Mattauch-
Herzog-Preis der Deutschen
Gesellschaft für
Massenspektrometrie
(DGMS) verliehen. Die
Verleihung fand am 1. März 2011 im Rahmen
der Jahrestagung der DGMS in Dortmund statt.
Ausgezeichnet wurde Plass für seine Arbeiten mit
gespeicherten exotischen Atomkernen und für
bahnbrechende instrumentelle Entwicklungen in
der Präzisions-Massenspektrometrie.
Marco Durante erhält
8th Warren K. Sinclair Award
Marco Durante, Leiter
der GSI-Biophysik, hat
am 7. März 2011 den
8th Warren K. Sinclair
Award des USA National
Council on Radiation
Protection and Measurement
(NCRP) auf dem 47. Annual Meeting der
NCRP in Behesda, USA, erhalten. Der Preis ist mit
$1.000 dotiert. Durante hatte als Preisträger die
Ehre, die Eröffnungsrede des Meetings zu halten.
HGS-HIRe Excellence Award 2010 für
Renate Märtin und Jan Steinheimer-
Froschauer
Renate Märtin aus der
GSI-Atomphysik und
der Theorektiker Jan
Steinheimer-Froschauer
haben den Excellence
Award 2010 der Helmholtz-Doktorandenschule
HGS-HIRe für ihre herausragende
wissenschaftliche Arbeit erhalten. Der mit
1.500 Euro dotierte Preis wird an Teilnehmer von
HGS-HIRe auf Vorschlag der Betreuer vergeben.
GENCO-Preis für Tommi Eronen
Der diesjährige Preis der
GSI Exotic Nuclei Community
(GENCO) wurde
am 3. März 2011 an Dr.
Tommi Eronen (r.) von
der Universität Jyväskylä,
Finnland, verliehen. GENCO verleiht den mit
500 Euro dotierten Preis jedes Jahr an junge Wissenschaftler,
die herausragende Arbeit in den Gebieten
der Kernphysik, der Nuklearen Astrophysik
und verwandter Forschungsgebiete leisten.
Gastprofessur für Yuri Litvinov
Dr. Yuri Litvinov (l.) aus
der GSI-Kernstrukturphysik
ist zum Visiting
Professor for Senior
International Scientists
2009 der Chinesischen
Akademie der Wissenschaften berufen worden.
Die erstmals vergebene Professur wurde durch Xie
Ming, Vizedirektor des Institute for Modern Physics
IMP in Lanzhou, verliehen.
GSI-Magazin target Ausgabe 6 19a042011