Ein internationales Forschungsteam unter Leitung von Professor Carsten Welsch von der Universit\u00e4t Liverpool hat am weltgr\u00f6\u00dften Teilchenbeschleuniger CERN in Genf einen bedeutenden Durchbruch in der Strahldiagnostik erzielt. Der neu entwickelte Beam Gas Curtain (BGC) Monitor (\u201eGas-Jet-Monitor”) ist die einzige Methode weltweit, die alle Arten von Teilchenstrahlen im Large Hadron Collider (LHC) \u2013 sowohl Protonen- als auch Bleiionenstrahlen \u2013 \u00fcber deren gesamten Energiebereich pr\u00e4zise messen kann. Die bahnbrechenden Ergebnisse wurden soeben in der renommierten Fachzeitschrift Physical Review Research ver\u00f6ffentlicht. Durch das LHC Machine Committee wurde der BGC Monitor bereits zum Standard-Betrieb mit 2.000 Betriebsstunden pro Jahr zugelassen.<\/p>\n
\u201eDer Gas-Jet-Monitor ist ein echter Durchbruch f\u00fcr die Teilchenphysik am CERN”, erkl\u00e4rt Professor Carsten Welsch. \u201eWir k\u00f6nnen nun erstmalig am LHC Protonen- und Bleiionenstrahlen \u00fcber das gesamte Energiespektrum kontinuierlich vermessen \u2013 von der Einspeisung bei niedrigen Energien bis zur H\u00f6chstenergie. Das war bisher nicht m\u00f6glich.”<\/p>\n
Am Teilchenbeschleuniger LHC am CERN lieferte der neue Gas-Jet-Monitor erstmals kontinuierliche Messungen \u00fcber den gesamten Beschleunigungszyklus \u2013 von der Einspeisung der Teilchen bei niedrigen Energien (450 Gigaelektronenvolt, GeV) bis zur H\u00f6chstenergie (6.800 GeV oder 6,8 Teraelektronenvolt, TeV). Bisherige Messsysteme am LHC wie der Beam Synchrotron Radiation Telescope (BSRT) ben\u00f6tigen regelm\u00e4\u00dfige Kalibrierungen, die 4-8 Stunden wertvolle Strahlzeit kosten. Der Gas-Jet-Monitor liefert hingegen absolute, unabh\u00e4ngige Messungen ohne Kalibrierungsbedarf und arbeitet sogar w\u00e4hrend laufender Physikexperimente.<\/p>\n
\u201eDer Monitor verwendet einen hauchd\u00fcnnen Vorhang aus Neon-Gas, der sich mit \u00dcberschallgeschwindigkeit bewegt”, erl\u00e4utert Professor Welsch. \u201eWenn der Teilchenstrahl diesen Gasvorhang durchquert, regt er die Neon-Atome an, die daraufhin wie eine Art Leuchtspur aufleuchten \u2013 \u00e4hnlich wie bei einem Leuchtspray auf unsichtbaren Oberfl\u00e4chen. Dieses Leuchten messen wir und erhalten so ein exaktes Bild des Teilchenstrahls.” Diese Methode ist minimal-invasiv, \u00e4u\u00dferst pr\u00e4zise und funktioniert bei allen Strahlenergien.<\/p>\n
Die neue Technologie weist den Weg f\u00fcr vielversprechende Entwicklungen in der Teilchenphysik und dar\u00fcber hinaus. \u201eWir sehen enormes Potential f\u00fcr die Integration dieser Technologie in verschiedene internationale Beschleunigerprojekte”, blickt Professor Welsch in die Zukunft. \u201eNeben dem geplanten Electron Ion Collider (EIC) in den USA oder der European Spallation Source (ESS) in Schweden gibt es auch Potenzial f\u00fcr zuk\u00fcnftige medizinische Anwendungen.”<\/p>\n
Besonders interessant ist die geplante Implementierung des Gas-Jet-Monitors in den Laser Hybrid Accelerator (LhARA), der ab 2028 pr\u00e4klinische FLASH-Studien erm\u00f6glichen soll. Die FLASH-Strahlentherapie ist ein innovativer Ansatz zur Krebsbehandlung, bei dem Tumore mit extrem hohen Strahlendosen in Sekundenschnelle behandelt werden \u2013 so schnell, dass gesundes Gewebe geschont wird, w\u00e4hrend Krebszellen zerst\u00f6rt werden. \u00dcber die H\u00e4lfte aller Krebspatienten ben\u00f6tigt im Laufe ihrer Behandlung eine Strahlentherapie. Bei der FLASH-Therapie werden Dosisraten von \u00fcber 40 Gy\/s erreicht \u2013 ein Vielfaches der konventionellen Strahlentherapie \u2013 was zu deutlich weniger Nebenwirkungen f\u00fchren kann. Bei solch extremen Geschwindigkeiten ist eine Echtzeitkontrolle des Strahls sehr wichtig, was durch die neue Gas-Jet-Technologie nun in Reichweite kommt. \u201eIch bin zuversichtlich, dass diese neue Technologie das Potenzial hat, die Behandlung von Millionen von Krebspatienten weltweit k\u00fcnftig noch pr\u00e4ziser zu machen,\u201c so Welsch.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
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