Welche Arten von Beschleunigern gibt es?

Wer einen Teilchenbeschleuniger bauen will, steht zunächst vor einer grundlegenden Frage: geradeaus oder krumm? Waren die ersten Teilchenbeschleuniger noch gerade (oder linear), kam man recht schnell auf die Idee, Teilchenbeschleuniger als geschlossene Ringe zu bauen. Dies brachte einen wesentlichen Vorteil mit sich. Denn die Energie der Teilchen konnte so Schritt für Schritt, also Umlauf für Umlauf erhöht werden.

Die Stärke der Ablenkmagnete in einem Synchrotron muss zunehmen, damit die Teilchen auf der Bahn bleiben.

Der einfachste Linearbeschleuniger besteht aus zwei Platten, an denen eine elektrische Spannung anliegt. Geladene Teilchen werden von der anders geladenen Platte angezogen. Auf diese Weise werden auch die Elektronen in einem Fernseher beschleunigt. Um eine höhere Beschleunigung zu erreichen, können mehrere Platten hintereinander geschaltet werden.

Der Nachteil von Linearbeschleunigern: Man kann die einzelnen Elemente nicht mehrfach verwenden wie bei einem Ringbeschleuniger.

Teilchen auf Abruf: Im Speicherring können Teilchen kreisen, bis sie gebraucht werden.

Ein Synchrotron besteht aus mehreren Linearbeschleunigern, die zu einem Ring angeordnet sind. In den Kurven sorgen Magnetfelder dafür, dass die Teilchen den richtigen Weg nehmen. Mit zunehmender Teilchenenergie muss die Stärke der Magnetfelder dabei erhöht werden, damit die Teilchen auf der vorgesehen Bahn bleiben. Die Magnetfelder werden also mit der Energie der Teilchen synchronisiert, was zum Namen „Synchrotron“ führt..

Ein Speicherring ist die Weiterentwicklung des Synchrotrons. Nach der Beschleunigung können die Teilchen in ihm für mehrere Stunden oder sogar Wochen gespeichert werden. Die lange Verweildauer der Teilchen im Ring ist ein großer Vorteil von Speicherringen. Die Teilchen haben so mehrfach die Möglichkeit, miteinander zu kollidieren. Denn wenn sich in einem Beschleuniger zwei Teilchenpakete durchdringen, ist damit noch nicht gesagt, dass die Teilchen auch miteinander wechselwirken. Häufig passiert einfach gar nichts, die Teilchen fliegen dann einfach aneinander vorbei.