Ernest Lawrence: Das Zyklotron

Der amerikanische Atomphysiker und Nobelpreisträger Ernest Lawrence erfand im Jahr 1929 das sogenannte Zyklotron.

Für seine Erfindung und die Weiterentwicklung des Zyklotrons und den damit verbundenen Ergebnissen wurde Ernest Lawrence zehn Jahre später mit dem Nobelpreis für Physik ausgezeichnet. Für seine herausstechenden Entdeckungen wurde ihm auch das 103. Element im chemischen Periodensystem, das Lawrencium (Lr), gewidmet.
Doch was überhaupt ist das Zyklotron?

Unter dem Zyklotron versteht man einen Teilchenbeschleuniger, welcher – wie der Name (“Zyklo”) es erahnen lässt – ähnlich dem Synchroton ein Kreisbeschleuniger ist. Mit ihm kann man im Gegensatz zu einem Linearbeschleuniger die zu beschleunigenden Teilchen in spiralförmigen Bewegungen lenken. Dies geschieht mit Hilfe eines Magnetfelds, sodass die Beschleunigungsstrecken, die sogenannten Gaps, mehrfach durchlaufen werden können. Im direkten Vergleich zu den Linearbeschleunigern (“Linacs”) werden die Kreisbeschleuniger durch die Mehrfachnutzung der Gaps oft als effizienter angesehen.
Allerdings eignen sie sich für Energien, die in Relation zur Ruhemasse der Teilchen groß sind, weniger gut. Darüber lässt sich erklären, warum die Zyklotronen heute nicht mehr für die Beschleunigung von Elektronen eingesetzt werden.

Neben der Anwendung in der physikalischen Forschung zur Auslösung von Kernreaktionen werden die Zyklotronen auch zur Tumortherapie und für die Herstellung von Radionukliden für den medizinischen Bereich eingesetzt (etwa für die Positronen-Emissions-Tomographie). Doch weil die hier verwendeten Radionuklide  eine sehr kurze Halbwertszeit von einigen Minuten bis wenigen Stunden besitzen, müssen sie am Ort der Verwendung mit einem kleinen Zyklotronen bei der typischen Energiegrößenordnung von 15-20 MeV erzeugt werden.

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