Elektronen und Positronen in einem optimierten Stellarator

Die Ende 2019 eingerichtete Helmholtz-Nachwuchsgruppe „Electrons and Positrons in an Optimized Stellarator“ arbeitet daran, ein Plasma aus Elektronen und ihren Antiteilchen, den Positronen, zu erzeugen.

Ziel dieses neuen Zweigs der APEX-Kollaboration ist es, ein Materie-Antimaterie-Plasma in einem magnetischen Käfig einzuschließen, der die Gestalt eines kleinen optimierten Stellarators besitzt. Obwohl deutlich einfacher, ist er damit verwandt mit den großen Stellarator-Anlagen der Fusionsforscher wie Wendelstein 7-X in Greifswald.

Magnetisch eingeschlossene Materie-Antimaterie-Plasmen werden seit einigen Jahrzehnten theoretisch und rechnerisch untersucht. Im Labor hergestellt wurde ein solches Plasma jedoch noch niemals. Der Theorie nach sollte es besondere Eigenschaften zeigen, zum Beispiel in bestimmten magnetischen Feldern – darunter optimierten Stellaratoren – sehr stabil gefangen sein. Ziel der neuen Nachwuchsgruppe wird es sein, solche Plasmen herzustellen und experimentell zu untersuchen.

Von der Untersuchung der exotischen Materie-Antimaterie-Plasmen erwartet man sich grundlegende Erkenntnisse zur Physik von Plasmen allgemein und zum Test rechnerischer Simulationen des Plasmaverhaltens. Sogar für die Planung neuer Stellaratoren für die Fusionsforschung sollten sich neue Einsichten gewinnen lassen. Da man annimmt, dass Materie-Antimaterie-Plasmen in der Nähe von Neutronensternen und Schwarzen Löchern vorkommen, ist es auch astrophysikalisch interessant, diese seltsamen Plasmen zu erforschen.