Das Komitee für Beschleunigerphysik. 5. Dezember 2013 KfB Komitee für Beschleunigerphysik Oliver Boine-Frankenheim 1

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1 Das Komitee für Beschleunigerphysik 5. Dezember 2013 KfB Komitee für Beschleunigerphysik Oliver Boine-Frankenheim 1

2 5. Dezember 2013 KfB Komitee für Beschleunigerphysik Oliver Boine-Frankenheim 2

3 KfB Broschüre SCHAFFEN ERKENNTNIS RETTEN LEBEN SIND BRILLANT SIND SPANNEND SIND AKTUELL SIND INTERDISZIPLINÄR SIND INTERNATIONAL BIETEN PERSPEKTIVEN PHYSIK IN DEUTSCHLAND + Beschleuniger im Ausland mit deutscher Beteiligung an der Grundfinanzierung HU Berlin (A) Uni Bonn (B) www-elsa.physik.uni-bonn.de TU Darmstadt (C) TU Dortmund (D) B/8 3 K PHYSIK AN UNIVERSITÄTEN (eine Auswahl) Uni Frankfurt (E) H/11 D/5 E C/12/13 4/9 G/1 F/6 Uni Hamburg (F) KIT Karlsruhe (G) las.physik.kit.edu Uni Mainz (H) LMU München (I) Uni Rostock (J) Uni Siegen (K) I J A/2/10 7 SCHULEN CERN Accelerator School cas.web.cern.ch Joint Universities Accelerator School juas.in2p3.fr ANLAGEN (eine Auswahl) ANKA (1) Synchrotronlichtquelle am KIT Karlsruhe BESSY (2) Synchrotronlichtquelle am Helmholtz-Zentrum Berlin COSY (3) Deuteronen am Forschungszentrum Jülich www2.fz-juelich.de/ikp CSR, TSR (4) Ionenspeicherringe am DELTA (5) Synchrotronlichtquelle an der TU Dortmund (6) Synchrotronlichtquellen und Freie-Elektronen- Laser bei DESY bzw. European XFEL in der Metropolregion Hamburg ELBE (7) Freie-Elektronen-Laser am Helmholtz- Zentrum Dresden-Rossendorf ELSA (8) Elektronenspeicherring an der Uni Bonn www-elsa.physik.uni-bonn.de ESRF (+) Europäische Synchrotronstrahlungsquelle in Grenoble/Frankreich HIT (9) Ionenstrahl-Therapiezentrum an der Uni Heidelberg (+) Beschleunigerkomplex am CERN bei Genf/Schweiz MAMI - RTM1-3, HDSM (10) Elektronenbeschleuniger (Mikrotrons) an der Uni Mainz MLS (11) Synchrotronstrahlungsquelle der S-DALINAC (12) Supraleitender Elektronenbeschleuniger an der TU Darmstadt UNILAC, SIS, ESR, FAIR (13) Schwerionenbeschleuniger an der GSI Darmstadt

4 BMBF Förderung: Beschleuniger Stand November 2013 ET, HK, KM Sondervorhaben (Beschleunigerentwicklung GSI, ESS) Darmstadt - 21 Frankfurt - 4 Kassel - 1 GSI Marius Groll, PT-DESY, KfB Treffen Darmstadt, 28./ Dezember 2013 KfB Komitee für Beschleunigerphysik Oliver Boine-Frankenheim 4

5 BMBF Förderung HK/ET ( ), KM ( ): Elementarteilchenphysik: 4 % Hadronen- und Kernphysik: 8 % Belle II / NA62 OPERA: 6,1 R&D Beschl.: 2,6 Theorie: 3,5 R&D DET.: 0,6 Theorie: 3,5 ISOLDE: 1,1 COMPA SS: 3,0 Sonstige s: 1,0 APPA: 2,6 CBM: 3,9 LHCb: 3,5 CMS: 15,8 ATLAS: 31,8 R&D ALICE: 7,6 Beschl.: 64 M 49 M 7,5 Ionen/e+: 4,4 App. Entwicklung : 0,5 VIK Dubna: 0,6 HADES: 1,7 FAIR Beschl.: 4,0 NuSTAR : 9,2 PANDA: 11,1 Kondensierte Materie: 10 % Marius Groll, PT-DESY, KfB Treffen Photonen: 41,0 73 M Neutronen: 19,0 in M

6 HGF Förderung: Accelerator Research and Development (ARD) R. Brinkmann (DESY), KfB Jahrestreffen Erfolgreich gestartet in 2011 als neues Forschungsthema im Helmholtz Portfolio Finanzierung insgesamt 16.7M bewilligt für die 6 Zentren für Implementierungsphase Dezember 2013 KfB Komitee für Beschleunigerphysik Oliver Boine-Frankenheim 6

7 Zukunft: Laser (Ionen) Beschleuniger!"#$%&'()&"**$+$%",'()&-./01 +./2+0*18*,*.=/, W 2 18 W 22 I 10 m 2 cm laser ps laser 12 ETNSA 1012 V E 10 m TNSA m 3*8/.* >>;>';?@A'B/,*C*,, 0*1/. Phelix 14 N p LIGHT 10 (Laser protons Ion Generation, Handling and Transport) 13 IN p 10 ka protons I E p E ka p,max p,max 60 MeV 66 MeV PHELIX Laserpuls (100 TW) Gepulster Solenoidmagnet (< 9 T) Driftröhre (< 1m) "#$%&$!"%"''('')*+,-./'0*1/.2*33/0/.*,/4 +.5,56 7/*81 (''9.*6:';<.67/.=''('! Energiefilter HF Kavität (Buncher) Protonen (10 MeV, ns) Targetfolie S. Busold, et al., Phys. Rev. ST-AB (2013) 5. Dezember 2013 KfB Komitee für Beschleunigerphysik Oliver Boine-Frankenheim 7

8 Zukunft: Energy Recovery Linacs (ERLs) Vorteile: - Geringere Energiekosten - Geringer Hardwarekosten (HF) - Geringere Aktivierung In einem ERL wird der beschleunigte Strahl nach seiner Verwendung in den Linac zurückgeführt und dort wieder auf seine Anfangsenergie abgebremst. -> Analogie Hybridauto ERL Beispiele (Projekte): - BerLinPro (HZB) - MESA (Uni Mainz) Anwendungen: - Elektronenkühler - Elektronen-Hadronen Collider - Lichtquellen Herausforderungen: - z.b. Strahlleistungen von 5 MW ERL Vorschlag: M. Tigner (1965) 5. Dezember 2013 KfB Komitee für Beschleunigerphysik Oliver Boine-Frankenheim 8

9 EU funding: EUCARD 2 Project EUCARD: Enhanced European Coordination for Accelerator Research & Development Work Package 3: Energy Efficiency Motivation: next generation accelerator facilities provide a new quality of research opportunities, but often connected with a new quality of energy consumption as well (XFEL, FAIR, ESS, LHeC, ILC,..) Leistung Shutdown GSI Lastdiagramm Shutdown Tasks: Energy recovery from cooling circuits Higher electronic efficiency RF power generation Short term energy storage systems Virtual power plant Beam transfer lines with low power consumption Zeit Ist FAIR fit für die Energiewende? (Jutta Hanson, TUDa) 5. Dezember 2013 KfB Komitee für Beschleunigerphysik Oliver Boine-Frankenheim 9 ESS power flow

10 . RESEARCH INSTITUTES he set of universities and accelerator-related laboratories contacted in our previous survey on ducation and training [1] was used as the basis for the current survey. 70 institutes responded nd provided data. These research institutes and respective contact-persons are listed in EU funding: TIARA Project ppendix 2..1 PERSONNEL NUMBERS he total number of personnel reported as being currently engaged in accelerator science and echnology activities, summed over the responding research institutes, is 3638 (Figure 2.1). The reakdown is shown by country in Figure 2.2. Several countries have large national acceleratorelated laboratories, most notably France, Germany and Switzerland (which, for these purposes s defined to include CERN). The number of personnel expected 5 years from now is also shown TIARA: Test Infrastructure and Accelerator Research Area Main Work Packages: R&D Infrastructure, R&D Programming, Education and Training n Figures 2.1 and 2.2. The projection is for an increase of 660 (18%) in total staff within the ext 5 years. Most countries project at least a modest increase. The biggest increases are for ermany (+24%), Italy (+55%) and the Nordic countries (+68%), where several large ccelerator projects are either under, or projected to be under, construction: XFEL and FAIR Germany); a new facility (formerly SuperB) near Frascati (Italy); MAX IV and ESS (Sweden) Needs for accelerator scientists in Europe (research institutes) Total Physicists Engineers Technicians No. personnel No. personnel expected in 5 years igure 2.1: Total number of current personnel (blue) engaged in accelerator science activities at research institutes. The number of personnel expected in 5 years is shown in red /1200 No. personnel existing/expected in industry Figure 2.2: Distribution of the total number of personnel engag engineering at research institutes per country. Current number (b years (red). -> TIARA final report: Strategy for promoting accelerator science in Europe 5. Dezember 2013 KfB Komitee für Beschleunigerphysik Oliver Boine-Frankenheim Also shown are the numbers (Figure 2.1) 10 and percentages (Figu being of type physicists, engineers or technicians. The breakdow The TIARA consortium includes 11 accelerator institutes from 8 countries

11 Ausblick Arbeitskreis Beschleunigerphysik (AK-BP) bei der DPG (Interimsvorsitzender: Wolfgang Hillert) Einrichtung eines Forums für Beschleunigerphysik Erstellung einer Broschüre Frühjahrstagung (März/April) Dresden zusammen mit der Kondensierten Materie International Particle Accelerator Conference (IPAC 14) in Dresden (Juni). 5. Dezember 2013 KfB Komitee für Beschleunigerphysik Oliver Boine-Frankenheim 11