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Nachdem ich vor drei Monaten meinen Job der nächsten Generation an Doktoranden angedreht hatte, hier nun in logischer Konsequenz der nächste Schritt. Das ist auch direkt eine sehr tolle und außergewöhnliche Stelle, denn sie ist schon von Ihrer Konzeption her im interdisziplinären Bereich zwischen der Neutronen- und Kernphysik angesiedelt und soll zwei der etabliertesten und besten Institute des Forschungszentrums Jülich miteinander verbinden, so dass aus dieser Synergie (wie könnte es anders sein, in meinem Kernthema) eine neue Art von Neutronenquellen entstehen kann.

Ansonsten ist alles wie gehabt. Die Kernphysiker im Beschleunigerbau und -betrieb sind echt tolle Leute mit massiver Fachkompetenz und die Neutronenphysiker sind etwas komisch. Einer der zukünftigen Kollegen diskutiert mit Bananen im Internet und der andere wird deinen Schreibtisch mit verranzten Tee- und Kaffetassen zumüllen, aber ansonsten sind das auch ganz passable Leute. Dazu gibt es dann den üblichen Dreijahresvertrag und Dienstreisen zu Tagungen und Beschleuniger- und Neutronenmesszeiten an internationalen Instituten überall auf dem Globus und natürlich das Arbeiten mit ionisierender Strahlung unter der entsprechenden professionellen Überwachung.

Ganz konkret soll es bei der Doktorarbeit um die Ionen-Strahleinkopplung vom Teilchenbeschleuniger in die neutronenproduzierenden Targets gehen bzw. wie ein Ionenstrahl auf mehrere Targetstationen aufgeteilt werden kann, um optimierte, unterschiedliche Pulsstrukturen an den unterschiedlichen Targetstationen zu erreichen. Dazu muss dann mit Kickern, Deflektoren und anderem tollen kernphysikalischen Equipment gearbeitet werden, von dem ich selber kaum Ahnung habe, das unsere Kernphysikkollegen aber bestens beherrschen. Daher ist das Anforderungsprofil auch etwas kernphysikalischer ausgelegt als beim letzten Mal und der Bewerber oder die Bewerberin sollte sich entweder experimentell schon mit Ionenstrahlen auskennen oder schon Simulationen zur Strahldiagnostik gemacht haben.

Durch die Einbindung in zwei Institute wird potentiell zwar ein wenig mehr Arbeit entstehen, denn die “Obrigkeit”, also der Bereichsvorstand des FZ-Jülich, der diese Stelle gesponsort hat (Dank an Herrn Schmidt an dieser Stelle), erwartet natürlich, dass die Zusammenarbeit und Synergieeffekte auch bei entsprechenden Fortbildungen und Tagungen präsentiert werden, aber im allgemeinen denke ich, dass der Vorteil, bei gleich zwei großen Instituten eingebunden zu sein und deren Ressourcen nutzen zu können, wesentlich mehr Vorteile hat als dies bei einer normalen Doktorandenstelle der Fall wäre.

Der beste Punkt, den ich nicht zu oft verdeutlichen kann ist, dass wir mit der Entwicklung der neuen Generation der Neutronenquellen gerade anfangen und dass dadurch für alle Beteiligten die einmalige Möglichkeit besteht, an etwas völlig Neuem teilzuhaben und den eigenen Fingerabdruck in dem Projekt zu verwirklichen. Manchmal hat es schon ziemlichen “Start up”-Charakter, nur mit der Sicherheit und dem Backup eines der größten Forschungszentren Europas im Rücken. Alles sehr spannend.

Also, falls noch Fragen bestehen könnt ihr euch natürlich sehr gerne – auch ganz konkret – über die Kommunikationskanäle hier an mich wenden und mich mit Fragen löchern. Gleichsam darf dieser Artikel hier sehr gerne geteilt werden und falls jemand jemanden kennt, für den/die die Stelle interessant wäre, dann würde ich mich über eine Weiterleitung natürlich sehr freuen. Für eine erfolgreiche Vermittlung gelobe ich natürlich gerne wieder einen Kuchen aus… das gilt aber wieder nur für den Fall, dass sich die Übergabe logistisch irgendwie sinnvoll vollziehen lässt. Alternativ dürfte sich der erfolgreiche Vermittlende auch gerne ein Wunschthema für einen Scienceblogs Artikel meinerseits aussuchen, den ich dann nach besten Möglichkeiten zu erfüllen versuche.

Die offizielle Bewerbung sollte dann aber natürlich über die regulären und etablierten Kanäle des Forschungszentrums erfolgen, damit alles seinen geregelten Gang gehen kann. Die offizielle Ausschreibung findet ihr unter http://www.fz-juelich.de/SharedDocs/Stellenangebote/_common/dipldok/d019-2018-ikp-jcns.html bei den Stellenausschreibungen des FZ-Jülich.

PS: Vor einem Monat hatte ich ja ein wenig über das Projektanträge-Schreiben… berichtet (manche würden meckern sagen). Diese Stelle wurde aufgrund meines Antrags bewilligt und im Nachhinein freut es mich natürlich tierisch, dass die Arbeit, die mich von meiner geliebten Messelektronik weggelockt hat, so tolle Früchte getragen hat und ich vielleicht bald schon einen neuen Kollegen begrüßen kann, mit dem ich ganz tolle, neue Physik machen kann.

Vor zwei Wochen haben wir am COSY-Beschleuniger (bzw. JULIC) versucht, herauszufinden, welche Teilchen die meisten Neutronen produzieren, wenn man mit ihnen ein Berylliumtarget beschießt. Das ist vor allem für die Entwicklung von Beschleunigergetriebenen Neutronenquellen, sog. CANS, wichtig, die wir hier in Jülich zur Zeit entwickeln.

Eigentlich produzieren so ziemlich alle Teilchen freie Neutronen, wenn man sie auf irgendein Ziel schießt, was beim Bau und Betrieb von Teilchenbeschleunigern ziemlich nervig sein kann. Wenn man aber gezielt so viele Neutronen wie möglich produzieren möchte, wie wir z.B. in unserem HBS-Projekt, dann muss man schon etwas Aufwand betreiben. Als Ziel für die niederenergetische Kernreaktion eignet sich am ehesten ein leichtes Element, wie Lithium oder Beryllium, da darin die Eindringtiefe am größten ist. Aber mit welchem Partikel wollen wir denn jetzt da draufschießen? Welches Teilchen ist am effektivsten?

Manchmal sieht richtige Physik eher aus wie Archäologie

Simulationen mit Monte-Carlo-Code haben gezeigt, dass in dem Energiebereich zwischen 10 und 50 MeV Deuteronen (also ein Proton und ein Neutron) bei der gleichen Energie einen Vorteil von ca. 100% haben… je nachdem, welche Datenbanken man benutzt. Der MCNP-Transportcode simuliert den Weg von jedem einzelnen Teilchen von der Quelle im Teilchenbeschleuniger, über die Neutronenproduktion im Target, bis zum Detektor. Dabei nimmt es für jede Interaktion eine bestimmte Wahrscheinlichkeit an, die von externen internationalen Datenbanken zur Verfügung gestellt werden. Diese Datenbanken sind in manchen Bereichen extrem präzise. Alles, was mit Kernreaktoren und Spaltungsneutronen zu tun hat, ist wegen Atomwaffen und -kraftwerken extrem gut erforscht und sehr zuverlässig. Aber sobald Reaktionen benutzt werden, die nicht so präzise bekannt sind, wird es problematisch.

Bei den neutronnenproduzierenden Wirkungsquerschnitten gibt es Abweichungen um bis zu 800%. Für die Simulanten ist das immer noch recht präzise, aber wir Neutronenphysiker raufen uns da die Haare. Für eine Erhöhung des Neutronenflusses um 100% wurde in der Vergangenheit mal gerne ein neuer Forschungsreaktor für 2 Milliarden gebaut. So ein Unterschied ist wichtig.

Neue Beamline direkt zum Julic Zyklotron

Wenn vorhergegangene Experimente und Simulationen so eine große Ungenauigkeit haben, muss man halt nachmessen und genau das haben wir gemacht. Die Jungs vom COSY-Beschleuniger haben extra für uns ein Loch in die 3 Meter Betonabschirmung um ihr Zyklotron (den JULIC) gebohrt, damit wir uns direkt etwas von dem Strahl des JULIC abzapfen können, ohne ihn durch den Cooler Synchrotron schicken zu müssen. In diesen Strahl werden dann sog. Degrader-Platten reingehalten, mit der die Energie des Strahles dann noch weiter gesenkt werden kann, bevor er das Ziel (unseren Berylliumklotz, den ich zu Weihnachten im alten Büro-Schrank gefunden hatte) trifft. Das JULIC Synchrotron kann man sowieso zwischen Protonen und Deuteronen umschalten, so dass wir alles für eine entsprechende Studie zur Verfügung hatten.

Schema des COSY Beschleunigers des FZ Jülich

Vor drei Wochen haben wir dann unser Target mit Protonen und Deuteronen bei verschiedenen Energien beschossen und gemessen, wie viele Neutronen produziert werden. Ganz so leicht, wie ich das hier darstelle, ist die Auswertung aber leider auch wieder nicht und der gute Kollege muss sicher noch ein paar Wochen von dem Rechner sitzen, bevor er genaue Ergebnisse hat. Aber eines kann ich schon mal verraten: Bei 40MeV produzieren Deuteronen ca. 70% mehr Neutronen als Protonen derselben Energie. Das wissen auf der ganzen Welt bislang nur die Leute, die an dem Experiment teilgenommen haben und unsere internationalen Partner. Das heißt, dass die Leser dieses Blockes dann die 51zigsten (etc.) Menschen auf diesem Planeten sind, die diese brandneuen Informationen haben. Echte Wissenschaft live … sozusagen. 😉

Leider reichen die Ergebnisse noch nicht, um uns für eine Teilchenart für die HBS-Neutronenquelle zu entscheiden. Klar würden wir gerne 70% mehr Effektivität mitnehmen und benutzen, aber leider sind Deuteronen auch etwas komplizierter in der Benutzung als Protonen. Deuteronen müssen in einem Linearbeschleuniger recht “zärtlich” beschleunigt werden, denn sonst strippen sie vorher schon ihr Neutron ab und das landet dann irgendwo im Beschleuniger, wo man es nicht haben will. Daher sind Deuteronenbeschleuniger etwas komplizierter und damit auch etwas teurer. Nun ist die Frage, macht die Leistungsverbesserung den Preisunterschied wett oder nicht? Das können wir zur Zeit noch nicht definitiv beantworten, aber aktuell sieht es eher danach aus, als ob die Deuteronen ein wenig an Attraktivität gegenüber den Protonen eingebüßt hätten … zumindest gegenüber unseren ersten Simulationsergebnissen.