Lineare Teilchenbeschleuniger beschleunigen Teilchen durch Gradienten im elektrischen Feld. Plasma-Wakefield-Beschleuniger erzeugen Gradienten, die um mehrere Größenordnungen höher sind als bei konventionellen linearen Teilchenbeschleunigern, was die erforderliche Größe erheblich verringert und somit erschwingliche und kompakte Beschleuniger für verschiedene Anwendungen ermöglicht. Die hohen elektrischen Felder erfordern eine hohe Plasmadichte. Helikon-Entladungen sind dafür bekannt, dass sie die höchsten Dichten linearer Geometrien liefern. Das in Greifswald entwickelte Prototyp-Experiment PROMETHEUS-A hat die erforderliche hohe Dichte bereits erzeugt. Die Physik von Helikon-Entladungen bei dieser hohen Dichte unterscheidet sich von derjenigen konventioneller Helikon-Entladungen. Basierend auf Code-Entwicklungen in Stuttgart werden wir einen Code entwickeln, um die Wellenausbreitung und -dämpfung, das Zusammenspiel mit den Gradienten und die Auswirkungen des Plasmarands zu verstehen. Zunächst wird der Code mit Hilfe von Vergleichen mit Experimenten bei konventionellen Plasmadichten (VINETA.75 in Greifswald) entwickelt, später mit Experimenten bei hohen Dichten (PROMETHEUS-A jetzt am CERN). Schließlich kann der Code zur Optimierung von Helikon-Entladungen im Hinblick auf die Plasmadichteanforderungen von teilchengetriebenen Wakefield-Beschleunigern verwendet werden.

Dies ist ein gemeinsames Projekt mit dem IGVP Stuttgart und wird von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) gefördert. 

Leitung:

Dr. Alf Köhn-Seemann (Stuttgart) und Prof. Dr. Peter Manz (Greifswald)

über das Projekt angestellte Wissenschaftler und Doktoranden:

Luis Carlos Herrera Queseda (Stuttgart), Oliver Lass (12.2023-04.2024, Greifswald), Dr. Nils Fahrenkamp (ab 08.2025, Greifswald)

Mitverantwortliche und Kooperationspartner:

Dr. Nils Fahrenkamp (bis 08.2025, Greifswald), Dr. Stefan Knauer (Greifswald), Prof. Dr. Olaf Grulke (IPP), Prof. Dr. Oliver Schmitz (UWM), Prof. Dr. Günter Tovar (Stuttgart)

Studentische Beteilung an dem Projekt: 

Paul Pankow (Greifswald), Johannes Condoi (Greifswald), Andre Elvers (Greifswald)