U Rostock
U Greifswald
HU Berlin
TU Dresden
HZDRHI JenaU Jena
U Lüneburg
TU Braunschweig
U Göttingen
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U Duisburg‐Essen
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U Erlangen‐Nürnberg
TU München
U München
U Stuttgart
TU Kaisers‐lautern
U Frankfurt
TU DarmstadtFAIR / GSI
MPIKU Heidelberg
HS Rhein‐MainU MainzHI Mainz
PHELIX
Die internationale Beschleunigeranlage FAIR (Facility for Antiproton and Ion Research) entsteht derzeit auf dem Gelände des GSI Helmholtzzentrums für Schwerionenforschung bei Darmstadt.
APPA R&D – Verbundforschung bei FAIR STEFAN SCHIPPERS1 UND THOMAS STÖHLKER2,3 FÜR DIE APPA-KOLLABORATIONEN
1I. Physikalisches Institut, Justus-Liebig-Universität Gießen2GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung GmbH, Darmstadt3Helmholtz-Institut Jena
APPA (Atomic and Plasma Physics and Applications) ist neben
CBM, NUSTAR und PANDA eine der vier Forschungssäulen von
FAIR. Unter dem Dach von APPA agieren die Forschungs-
kollaborationen
• BIOMAT (Biophysik und Materialforschung),
• FLAIR (Physik mit Niederenergie-Antiprotonen),
• HED@FAIR (Plasmaphysik),
• SPARC (Atomphysik).
Luftbild – September 2018 Foto: Till Middelhauve/FAIR/GSI
Existierende (blau) und geplante (rot) Beschleunigeranlagen bei GSI/FAIR.
APPA ist an den gelb markiertenInstallationen aktiv.
APPA white paper
APPA - Cave bei FAIR
HED@FAIRStrahlrohr
SPARC/BIOMATStrahlrohr
Protonen (10 GeV): 2 x 1013 p/Puls
U28+ (2 GeV/u): 5 × 1011 Ionen/Puls
U92+ (10 GeV/u): 108 Ionen/s
Nutzereinrichtung
mehrere Target‐Stationen
flexible Detektoraufbauten
flexible Strahlformung
externe Treiber
SPARC & HED@FAIR
16 geförderte Anträge
Physik der kleinsten TeilchenKoordinator: S. Schippers (Gießen)
APPA R&D – aktuelle BMBF-Verbundförderung
Materialforschung
4 geförderte Anträge
Kondensierte MaterieKoordinatorin: M. Schleberger (Duisburg/Essen)
0,88 0,91 0,94 0,97 1,00 1,03 1,06 1,09 1,120,0
0,2
0,4
0,6
0,8
1,0
bea
m in
tens
ity (ar
b. u
nits
)
f / f0
uncooled beam electron cooled beam
p/p ~ 10-5
Von einzelnen Ionen biszu den höchsten Intensitäten
0.95
0.87
0.77
0.44
0.67
0.80
0.62
0.57
0.52
0.48
0.40
inte
nsity
/ ar
b. u
nits
127300 127400 127500 127600 127700 127800 127900 128000 128100 128200
reco
rdin
g tim
e / s
econ
ds
0
30
60
90
120
150
180
240
192 81+Pb
192 81+Tl
frequency / Hz
e capture
Q = 3.37MeV
-
ec
Hochgeladene Ionen (z.B. U92+) und exotische Kernevon den niedrigsten (0 eV) bis zu relativistischen Energien (bis zu 6 GeV/u)
weltweiteinzigartig
Fallen und Speicherringe bei FAIR
Ion
enen
erg
ie (
MeV
/u) Strahlkühlung:
Der Schlüssel zur Präzision
Geförderte Projekte 2019-2021 (Physik der kleinsten Teilchen)
• Entwicklung eines Kalibrierungsinstruments für hochintensive Laserlichtquellen, Humboldt-Universität zu Berlin
• Entwicklung und Anwendung lasergestützter Techniken für SPARC, Technische Universität Darmstadt
• Entwicklung und Aufbau des Targets für HED, Technische Universität Darmstadt
• Vorbereitung und Durchführung von APPA-Experimenten in der FAIR-Phase-0, Johann-Wolfgang-Goethe-Universität Frankfurt am Main
• Reaktionsstudien mit Ionenspeicherringen, Johann-Wolfgang-Goethe-Universität Frankfurt am Main
• Elektron-Ion-Stoßspektroskopie an den Ionenspeicherringen bei FAIR, Justus-Liebig-Universität Gießen
• Entwicklung eines hochauflösenden Seya-Namioka-Fluoreszenzspektrometers für Experimente an Speicherringen für hochgeladene Ionen, Universität Kassel
• Anwendung neuer photonischer Methoden zur Präzisionsspektroskopie an gespeicherten, hochgeladenen Ionen, Friedrich-Schiller-Universität Jena
• Entwicklung von spektroskopischen Methoden für 'Day-1' Plasmaphysik-Experimente an FAIR, Friedrich-Schiller-Universität Jena
• Fluss-Rampen-SQUID-Multiplexing für Kilo-Pixel Mikrokalorimeter-Arrays, Ruprecht-Karls-Universität Heidelberg
• I-BEAT, Ultraschall-basiere Energiemessung einzelner Ionenpakete, Ludwig-Maximilians-Universität München
• Entwicklung eine Fluoreszenzdetektors für das Laserkühlen am SIS 100 sowie Experimente mit Detektions- und Präzisions-HV-Systemen in FAIR-phase-0,
Westfälische Wilhelms-Universität Münster
appa-rd.fair-center.eu
Gemeinsames Forschungsthema ist die Erforschung der Bausteine
und Phänomene der Materie unter extremen Bedingungen
(hohe Felder, Dichten, Drücke und Temperaturen).
Der vom BMBF im Rahmen der Verbundforschung geförderte Forschungsverbund APPA R&D umfasst die deutschen Universitätsgruppen, die sich
im Rahmen des internationalen APPA-Verbunds für die Forschung an der zukünftigen internationalen Beschleunigeranlage FAIR engagieren.
Gegenstand des Forschungsverbunds APPA R&D sind thematisch abgestimmte Forschungsprojekte im Bereich beschleunigergestützter
Experimente mit schweren Ionen an der zukünftigen FAIR-Anlage. Zentrale Punkte dabei sind:
• Fortentwicklung der Großgeräteinfrastruktur, vor allem Forschung und Entwicklung zur Steigerung der wissenschaftlichen Leistungsfähigkeit
vorhandener Anlagen sowie zukünftiger Beschleuniger- und Detektorsysteme einschließlich der entsprechenden Basistechnologien und
• Aufbau der APPA-Experimente in den Modulen 0-3 der Modularisierten Startversion von FAIR.
Karte deutscher Universitätsgruppen, die im Rahmen von APPA aktiv sind. Nicht alle Gruppen haben einen Antrag auf Verbundförderung gestellt.
Geförderte Projekte 2016-2019 (Kondensierte Materie)
• Untersuchung der Teilchenemission von Oberflächen bei Beschuss mit hochenergetischen Ionen, Universität Duisburg-Essen
• Hochenergie-Ionen-induzierte Elektronen- und Röntgen-Emission zur Analyse der Auswirkung von Schwerionenbestrahlung auf Beschleuniger-
und Nano-Materialien, Technische Universität Darmstadt
• Spektroskopische Analyse schwerioneninduzierter Veränderungen in Materie unter hohen Drücken und Temperaturen, Ruprecht-Karls-Universität Heidelberg