Forum Vera 13. Weiterbildungskurs

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1 Forum Vera 13. Weiterbildungskurs Herzlich willkommen am Paul Scherrer Institut psi forum 1

2 Energieforschung Paul Scherrer ( ) Physik- und Mathematikstudium 1927 Vorsteher des Physikalischen Instituts der ETH Zürich Präsident der Schweizerischen Studienkommission für Atomenergie 2

3 Unsere Mission Wissenschaftliche Exzellenz auf den Gebieten Festkörperforschung und Materialwissenschaften Strukturbiologie Radiochemie, Radiopharmazie und Protonentherapie Teilchenphysik durch Nutzung der Grossforschungsanlagen (SLS, SINQ, SµS, Teilchenstrahlen) Führendes Benutzerlabor für die nationale und internationale Wissenschaftsgemeinschaft (Entwicklung, Bau und Betrieb von Grossanlagen) Energieforschung für eine effiziente, umweltfreundliche, zuverlässige Energieversorgung (Nutzung der Grossforschungsanlagen) Bundesrat EDA EDI EJPD VBS EFD EVD UVEK ETH-Rat ETH Zürich EPFL PSI Empa Eawag WSL Eidg. Technische Hochschule Zürich Eidg. Technische Hochschule Lausanne Paul Scherrer Institut Universitäten / Fachhochschulen Eidg. Materialprüfungsund Forschungsanstalt Eidg. Anstalt für Wasserversorgung, Abwasserreinigung und Gewässerschutz Eidg. Forschungsanstalt für Wald, Schnee und Landschaft 3

4 Kennzahlen 2009 PSI Globalbudget Drittmittel 244 Mio. CHF 55 Mio. CHF Anzahl Mitarbeitende (Vollzeitstellen) Doktorand/innen Lehrlinge Externe Benutzer/innen pro Jahr 1350 ca ca Forschungsschwerpunkte des PSI Mensch und Gesundheit Energie und Umwelt Mikround Nanowelten Teilchen und ihre Tücken 4

5 Budget 2009 Verteilung auf Forschungsthemen, 244 MCHF (PSI-Mittel) Teilchenphysik 15 % Festkörperforschung und Materialwissenschaften 44 % Nukleare Energieforschung 12 % Allgemeine Energieforschung 12 % Biowissenschaften 17 % Grossforschungsanlagen Protonenbeschleuniger Spallations- Neutronenquelle (SINQ) Synchrotron Lichtquelle Schweiz (SLS) Schweizer Myonenquelle (SµS) 5

6 Die Synchrotron Lichtquelle Schweiz (SLS) SLS Synchrotron Lichtquelle Schweiz Nicht nur architektonisch ein Highlight Ein aussergewöhnliches Gebäude für die Spitzenforschung. 6

7 SLS Synchrotron Lichtquelle Schweiz Die Strahllinien der SLS SLS Synchrotron Lichtquelle Schweiz Das Prinzip der Beschleunigung 7

8 SLS Synchrotron Lichtquelle Schweiz Licht nach Wunsch durch Slalomkurs Die Funktionsweise eines Undulators. SLS Synchrotron Lichtquelle Schweiz Mikrotomografie Blutgefässe im Gehirn einer an Alzheimer erkrankten Maus. 8

9 SLS Synchrotron Lichtquelle Schweiz Nanolithografie Nanomuster, geprägt mit Synchrotronlicht, eignet sich für: Anregung von Kristallbildung von Proteinen Steigerung der Speicherkapazität von Festplatten SLS Synchrotron Lichtquelle Schweiz Protein-Kristallografie Strukturen zweier wichtiger Enzyme des Malaria-Erregers. 9

10 Grossprojekt SwissFEL Der Aufbau (Prinzipskizze) Licht für die Experimente Undulator Elektronenstrahl Laserpuls Linear-Beschleuniger Pulskompressor Injektor-Beschleuniger Elektronenkanone Grossprojekt SwissFEL Sehr intensive Röntgenstrahlung SLS XFEL λ Inkohärente Röntgenstrahlung: Aussendung aus einzelnen ungeordneten Elektronen Kohärente Röntgenstrahlung Aussendung aus geordneten Elektronenpaketen XFEL Atomare-Auflösung + Zeit-Auflösung um den Tanz der Atome zu filmen 10

11 Grossprojekt SwissFEL Neue Einblicke in die Welt des Allerkleinsten Strukturbestimmung einzelner Nano-Objekte Grossprojekt SwissFEL Chemische Prozesse besser verstehen Lichtblitz Röntgenpuls Zeit [fs] Haber-Bosch-Prozess 11

12 Grossprojekt SwissFEL Der 930 m lange Röntgenlaser soll im Jahr 2016 in Betrieb gehen. SLS Beschleuniger Undulatoren Experimente PROSCAN SINQ 250 Mev Injector Aare Protonenbeschleuniger Erzeugung von freien Protonen aus Wasserstoff

13 Protonenbeschleuniger Der Hauptbeschleuniger (Ringzyklotron) Beschleunigt die Protonen auf 80 % der Lichtgeschwindigkeit. Weltweit leistungsstärkste Anlage dieser Art. Protonenbeschleuniger Funktionsweise eines Beschleunigers 13

14 Mensch und Gesundheit Krebsbestrahlung mit Protonen Krebsbehandlung mit Radiopharmaka Mensch und Gesundheit Mit Protonen gegen Krebs Mit der Bestrahlungseinrichtung Gantry I werden Tumoren mit grosser Genauigkeit bestrahlt. 14

15 Mensch und Gesundheit Wirkungsweise der Protonen Mensch und Gesundheit Vergleich Photonen Protonen Bestmögliche Photonentherapie Protonentherapie 15

16 Mensch und Gesundheit Spot-Scanning-Bestrahlungstechnik Magnet Protonenstrahl «Brems»-Platten Tumor Mensch und Gesundheit Projekt PROSCAN COMET: kompakter Protonenbeschleuniger Gantry II: zweite Bestrahlungsanlage 16

17 Die Spallations-Neutronenquelle SINQ SINQ Neutronenquelle Neutronenradiografie Grosse Materialproben werden zerstörungsfrei durchleuchtet - das Innere wird sichtbar Neutronenradiografie Röntgenstrahlung 17

18 SINQ Neutronenquelle Dieseleinspritzdüse unter der Neutronenradiographie 7 mm SINQ Neutronenquelle Dieseleinspritzdüse unter der Neutronentomographie hole 0.15 mm fuel 18

19 Mensch und Gesundheit Radiopharmaka Radiopharmaka sammeln sich in Tumoren an Herstellung von Radiopharmaka Teilchenphysik Winzige Chips für einen Riesendetektor am CERN 0,1 mm Der Detektor kann zum Beispiel für die Suche nach dem Higgs-Teilchen eingesetzt werden. 19

20 Grossprojekt SwissFEL Nanothechnologie verkleinert die Anlagenlänge Nanotechnologie am PSI 200nm Allgemeine Energie Solarkonzentrator Brennstoffzellen-Auto Solarsimulator Smogkammer 20

21 Nukleare Energie und Sicherheit Labor für Energiesystem-Analysen Optionen zur Stromversorgung in der Schweiz 21

22 Labor für Energiesystem-Analysen Luftverschmutzung in China Durch Luftschadstoffe aus Kraftwerken sterben in China jährlich etwa 1 Million Menschen vorzeitig. Schülerlabor ilab am PSI Feedback von 1300 Jugendlichen im ilab: 77% finden Forschung spannend 76% finden Experimente interessant 50% finden Physik faszinierend 22

23 Besucherzentrum psi forum am Paul Scherrer Institut Öffnungszeiten für freie Besichtigung: Montag Freitag: Uhr Sonntag: Uhr Kostenlose Führungen für Gruppen ab 12 Personen (Anmeldung notwendig). 23