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News

Layout of the S-DALINAC at TU Darmstadt (top) and comparison between its conventional twofold acceleration mode (middle) and its twofold energy recovery mode (bottom). In the latter, the beam is recirculated to the cavities and decelerated after usage at the interaction point for recovering its kinetic energy instead of being dumped at high energy. This reduces power consumption and unwanted radiation.
Layout of the S-DALINAC at TU Darmstadt (top) and comparison between its conventional twofold acceleration mode (middle) and its twofold energy recovery mode (bottom). In the latter, the beam is recirculated to the cavities and decelerated after usage at the interaction point for recovering its kinetic energy instead of being dumped at high energy. This reduces power consumption and unwanted radiation.

Establishment of Multi-Turn Energy Recovery Mode at the S-DALINAC

In August 2021, TU Darmstadt’s superconducting electron linear accelerator, S-DALINAC, has been operated in a stable, twofold energy-recovery mode. The main linac was used twice to accelerate the electron beam to 99.99% of the speed of light at the interaction point and then to decelerate it afterwards. Beam currents of up to 8 μA at an energy of 41 MeV have been studied. Recovery of more than 80% of the required beam-load power has been observed. This represents the world-wide first demonstration of a multi-turn, superconducting energy recovery linac (ERL) with significant recovery effect. Technological challenges, such as the ‘phase-slippage effect’ due to the electrons not moving exactly with the speed of light, have been overcome. A corresponding scientific publication with further details is in preparation. The ERL technology may pave the way for future ‘green’ particle accelerators with highest beam energies and intensities, e.g., for particle physics beyond the reach of the world’s most powerful particle accelerator, currently the LHC at CERN, or for commercial applications for lithography in the semiconductor industry or for medicine. Research on multi-turn ERLs is funded by the DFG and by the Hessian Ministry for Sciences and the Arts (HMWK) within the Cluster Project ELEMENTS.

Von Schwerionen- und Neutronenstern-Kollisionen zum Urknall

Sonderforschungsbereich-Transregio 211 wird für weitere vier Jahre gefördert

Der Sonderforschungsbereich-Transregio „Stark-wechselwirkende Materie unter extremen Bedingungen“, eine gemeinsame Initiative der Technischen Universität Darmstadt, der Goethe-Universität Frankfurt und der Universität Bielefeld, untersucht seit Juli 2017 die extremsten Zustände der im Universum vorgefundenen Materie. Nun fördert die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) diesen Forschungsverbund (SFB-TRR 211) für weitere vier Jahre mit 8,9 Millionen Euro. Neuer Sprecher ist Professor Guy Moore, Kernphysiker an der TU Darmstadt. Er übernimmt diese Funktion von Professor Dirk Rischke, der an der Goethe- Universität Frankfurt forscht und lehrt. Der Transregio stärkt auch die Forschungskooperation in der Strategischen Allianz der Rhein-Main-Universitäten (RMU), welche die Goethe-Universität Frankfurt, die TU Darmstadt und die Johannes Gutenberg-Universität Mainz bilden.

Die vollständige Pressemeldung finden Sie hier.

Physik-Forschungsteam entdeckt höchsten jemals beobachteten Europium-Gehalt in Sternen

„Europium-Sterne“ in der Zwerggalaxie Fornax

Ein Physik-Forschungsteam unter Leitung der TU Darmstadt hat den höchsten jemals beobachteten Europium-Gehalt in Sternen entdeckt. Die Arbeit der EUROPIUM-Gruppe um die mit einem Grant des Europäischen Forschungsrates ausgezeichneten Professorin Almudena Arcones wurde nun in „The Astrophysical Journal“ veröffentlicht. Mitautor ist Dr. Moritz Reichert (Mitglied von EUROPIUM), Mitautorin Dr. Camilla Hansen vom Max-Planck-Institut für Astronomie in Heidelberg.

Die vollständige Pressemeldung finden Sie hier.

Erforschung der Starken Wechselwirkung im Universum

Europäische Auszeichnung für TU-Kernphysiker Achim Schwenk

Achim Schwenk, Professor für Kernphysik an der TU Darmstadt und Max-Planck-Fellow am Max-Planck-Institut für Kernphysik in Heidelberg, ist vom Europäischen Forschungsrat (ERC) mit einem renommierten Advanced Grant ausgezeichnet worden. Sein Forschungsprojekt „Exploring the Universe through Strong Interactions“ (EUSTRONG) wird über einen Zeitraum von fünf Jahren mit rund 2,3 Millionen Euro gefördert. Es ist bereits der zweite ERC Grant für Professor Schwenk.

Die vollständige Pressemeldung finden Sie hier.

Honorarprofessor Dr. Herbert Lengeler verstorben

Herr Professor Dr. Herbert Lengeler ist im Januar 2021 im Alter von 89 Jahren verstorben. Neben seiner wissenschaftlichen Tätigkeit am europäischen Kernforschungszentrum CERN war er als Lehrbeauftragter und dann als Honorarprofessor an der TU Darmstadt tätig. Seine enthusiastischen und engagierten Lehrveranstaltungen zur Physik und Technik von Teilchenbeschleunigern werden wir in dankbarer Erinnerung behalten. Eine Würdigung des Werdegangs von Professor Lengeler ist auf der Seite des CERN zu finden: Mehr erfahren.

Transparente Sicht auf Atombausteine

Internationales Forschungsteam: Inverse Kinematik erlaubt neue Einblicke in Atomkerne

Mit inverser Kinematik, der eleganten Umkehrung einer etablierten Forschungsmethode, und der Wahl der richtigen Messbedingungen stellte ein internationales Forschungsteam einen Weg für die detaillierte Untersuchung der Eigenschaften der Nukleon-Nukleon-Wechselwirkung im Atomkern vor. Das Experiment wurde von einer großen internationalen Kollaboration (BM@N Collaboration) unter der Leitung des Massachusetts Instituts for Technology (MIT), der Tel Aviv University, der TU Darmstadt, sowie des Joint Institute for Nuclear Research (JINR) an der Beschleuniger-Anlage des JINR in Dubna bei Moskau durchgeführt und in der jüngsten Ausgabe von „Nature Physics“ veröffentlicht.

Die vollständige Pressemeldung finden Sie hier.

Den Artikel in der Zeitschrift Nature Physics finden Sie hier.

Alle Eigenschaften von Atomkernen beschreiben

Experimentelle Messungen am Elektronenbeschleuniger der TU Darmstadt bestätigen hauseigene theoretische Vorhersagen

Im Rahmen der Entwicklung und Verbesserung experimenteller Messmethoden konnte ein internationales Forschungsteam unter Leitung der TU Darmstadt den extrem schnellen elektromagnetischen Zerfall eines angeregten Lithium-Isotops mit höchster Präzision vermessen. Die Daten zeigen, wie präzise an der TU mitentwickelte moderne Theorien der Kernkräfte die Wechselwirkung von Atomkernen mit elektromagnetischen Wellen vorhersagen können. Die Ergebnisse wurden jetzt im Journal Physical Review Letters veröffentlicht.

Die vollständige Pressemeldung finden Sie hier.

Den Artikel in der Zeitschrift Physical Review Letters finden Sie hier.

Meteoriten geben Hinweise auf die Bedingungen von Sternexplosionen

„Science“-Publikation unter Beteiligung der TU Darmstadt.

Ein internationales Forscherteam, darunter Dr. Marius Eichler und Professorin Dr. Almudena Arcones von der TU Darmstadt und dem GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung, untersuchte die Entstehung unseres Sonnensystems vor 4,6 Milliarden Jahren und gewann dabei neue Erkenntnisse über den kosmischen Ursprung der schwersten Elemente im Periodensystem. Die Ergebnisse sind nun in „Science“ veröffentlicht worden.

Die vollständige Pressemeldung finden Sie hier.

Den Artikel in der Zeitschrift Science finden Sie hier.

Neue Erkenntnisse über den Mechanismus der Kernspaltung

„Nature“-Publikation unter Beteiligung der TU Darmstadt

Ein Team aus dem Institut für Kernphysik der TU Darmstadt hat im Rahmen einer internationalen Kollaboration zur Klärung der Frage beigetragen, wie der Drehimpuls („Spin“) der beiden bei der Spaltung eines Atomkerns entstehenden Fragmente aufgebaut wird. Das nun in „Nature“ veröffentlichte zentrale Forschungsergebnis: Die Fragmente rotieren erst nach der Trennung.

Die vollständige Pressemeldung finden Sie hier.

Den Artikel in der Zeitschrift Nature finden Sie hier.

Cosmic Nucleonsynthesis in Binary Neutron-Star Merger Events

LOEWE cluster project at the Darmstadt Institute for Nuclear Physics

1 February 2021 What happens when two neutron stars collide and thereby emit gravitational waves and produce heavy chemical elements? Physicists at the Institute for Nuclear Physics will investigate these questions in the collaborative research project “ELEMENTS” together with scientists from the Goethe University Frankfurt, from the University Gießen, and from the GSI Helmholtz Centre, Darmstadt. The project will be supported with funds of 8 Mio.€ from the Hessian Ministry for Science and the Arts and additional support by TU Darmstadt until April 2025 in preparation for the next German Excellence Initiative. Our institute‘s director, Prof. Dr. Norbert Pietralla, is one of the two spokespersons of ELEMENTS.

The project ELEMENTS unites the research competences of strong partners. Leading scientists with excellent research track records in the fields of gravity, astrophysics, nuclear matter, and nuclear reactions are joining their strengths and use the particle accelerator complexes at Darmstadt – in particular the heavy-ion accelerators at GSI/FAIR and the complementary electron accelerator SDALINAC at the Institute for Nuclear Physics – for their research in a synergetic manner. ELEMENTS aims additionally at filling a gap in the research landscape in the State of Hesse: Efforts are made to establish a new professorship for astronomical observation of neutron stars and binary neutron-star merger events at the partner universities.

ELEMENTS will study neutron stars, the still visable ‚little lighter brothers‘ of black holes. They are created on the burning-out of a star if it was not massive enough for collapsing then into a black hole under its own gravitational pressure. Neutron stars, just like black holes, are sources for extreme space-time deformations. Detectable gravitational waves are emitted when two neutron stars collide and merge in a catastrophic event. The production of the heavy elements occurs according to subsequent rapid neutron capture reactions on lighter nuclei and repeated nuclear fission processes, the r-process fission cycle. The debris from such star collisions includes freshly synthesized heavy chemical elements, such as gold, platinum or plutonium, and can be observed in astronomical surveys as kilonova events that change their colors in the night-sky from blue to red in a matter of a few days.

Binary neutron-star merger events are the only known objects in the Universe that are capable of producing the naturally observed abundance of heavy elements in the world. The team of scientists carrying the project ELEMENTS will investigate the dynamics of a binary neutron-star merger event. It will study the nuclear matter under the corresponding extreme conditions, the nuclear reactions that create the heavy elements, and their atomic structures under extreme conditions of strong electromagnetic fields that are responsible for the observations of visible signals of such cosmic events on Earth, which itself was predicted by scientists at the institute even before their first observations a few years ago.

ELEMENTS is part of the Profile Theme “Nuclear Science” within the research profile of TU Darmstadt.

Scientific Contact

TU Darmstadt, Institute for Nuclear Physics, Director and Spokesmen

Participating Scientists with affiliation to the Institue for Nuclear Physics:

Prof. Dr. Almudena Arcones, Theoretical Astrophysics

Dr. Michaela Arnold, Accelerator Physics

Prof. Dr. Thomas Aumann, Experimental Nuclear Structure

Prof. Dr. Jens Braun, Theoretical Nuclear Physics

Prof. Dr. Tetyana Galatyuk, Experimental Heavy-Ion Physics

Prof. Dr. Gabriel Martínez-Pinedo, Theoretical Nuclear Astrophysics

Prof. Dr. Guy D. Moore, Theoretical Nuclear Physics

Prof. Dr. Alexandre Obertelli, Experimental Nuclear Physics

Prof. Dr. Dr, h.c. mult. Norbert Pietralla, Experimental Physics

Prof. Achim Schwenk PhD., Theoretical Nuclear Physics

Die Experimente fanden am Grand Raiden Spektrometer des RCNP statt.
Die Experimente fanden am Grand Raiden Spektrometer des RCNP statt.

Heliumkerne in schweren Atomkernen entdeckt

Forschungsteam bestätigt neue theoretisch vorhergesagte Eigenschaft von Atomkernen

Mithilfe hochenergetischer Protonen lassen sich gezielt Nukleonen und vorgeformte Kern-Cluster aus Atomkernen herausschlagen. In einem Experiment am Research Center for Nuclear Physics (RCNP) in Osaka in Japan konnten nun direkt Heliumkerne in verschiedenen Zinn-Isotopen nachgewiesen werden und die Entwicklung der Wahrscheinlichkeit für ihre Formierung entlang der Zinn-Isotopenkette studiert werden. Die Ergebnisse einer Forschungsgruppe mit führender Beteiligung der TU Darmstadt, des GSI Helmholtzzentrums für Schwerionenforschung in Darmstadt sowie des RIKEN Nishina Centers for Accelerator-Based Science in Tokyo werden in einem aktuellen Beitrag in der Zeitschrift „Science“ (15 Jan 2021, Vol. 371, Issue 6526, pp. 260-264) diskutiert.

Die vollständige Pressemeldung finden Sie hier.

Zum Artikel gibt es eine perspektivische Einordnung in der Zeitschrift „Science“ zur Bedeutung der Beobachtung in Hinblick auf Neutronensterne.

S-DALINAC - Ansicht entlang der Strahlführung – © Jan-Christoph Hartung
Elektronenbeschleuniger S-DALINAC am Institut für Kernphysik – Ansicht entlang der Strahlführung

Geburtsstätte schwerster Elemente: Geplantes Clusterprojekt ELEMENTS will Dynamik von Neutronensternen erforschen

Ein Forschungskonsortium der TU Darmstadt und der Goethe Universität Frankfurt mit der Universität Gießen und der GSI als Partnern will im Projekt ELEMENTS die Dynamik in der Verschmelzung zweier Neutronensterne erforschen und dabei neben dem Gravitationsfeld die Eigenschaften von Kernmaterie und die Entstehung schwerer chemischer Elemente untersuchen – Schwerpunktthemen der Physikerinnen und Physiker bei GSI/FAIR und an der TU Darmstadt. So wurde etwa das Leuchten einer Kilonova von in Darmstadt tätigen Physikerinnen und Physikern vor einigen Jahren erfolgreich vorhergesagt.

Mit ELEMENTS hat das Forschungskonsortium einen Antrag auf Förderung im Rahmen der einmaligen Förderlinie Clusterprojekte beim Land Hessen beantragt. Mit der Förderlinie sollen international wettbewerbsfähige Forschungsfelder an Universitäten und Universitätsverbünden projektbezogen gefördert werden, um sie damit weiter zu profilieren und für eine erfolgreiche Antragsstellung in der nächsten Runde der Exzellenzstrategie vorzubereiten.

Hier finden Sie die Pressemitteilung.

Ausschreibung des Ira Rischowski-Stipendiums

Mit dem Ira Rischowski-Stipendium sollen exzellente ausländische Frauen im Masterstudium an der TU Darmstadt unterstützt werden. Mehr dazu.

80. Geburtstag von Professor em. Dr. Dr. h.c. mult. Achim Richter

Die Angehörigen des Instituts für Kernphysik gratulieren dem ehemaligen langjährigen Direktor, Professor em. Dr. Dr. h.c. mult. Achim Richter, zu seinem 80. Geburtstag.

Ehrendoktorwürde für Herrn Prof. Dr. h.c. mult. Norbert Pietralla

Dem Institutsdirektor, Herrn Prof. Dr. h.c. mult. Norbert Pietralla, wurde die Ehrendoktorwürde der St.Kliment Ohridski Universität Sofia verliehen.

Professor Jens Braun vor dem Gebäude des Instituts für Kernphysik. Bild: Katrin Binner
Professor Jens Braun vor dem Gebäude des Instituts für Kernphysik. Bild: Katrin Binner

Heisenberg-Professur – Auf der Suche nach der Materie 2.0

Heisenberg-Professor Jens Braun im Porträt
Der auf eine Heisenberg-Professur berufene Jens Braun ist neugierig auf Überraschungen aus dem Reich der kleinsten Teilchen. Konkret will Professor Braun beispielsweise wissen, ob es „Suprakristalle“ gibt.
Er arbeitet am Institut für Kernphysik der Technischen Universität Darmstadt.

Hier geht es zum Porträt

Professor Dr. Alexandre Obertelli. Bild: Sandra Junker
Professor Dr. Alexandre Obertelli. Bild: Sandra Junker

TU Darmstadt erhält erstmalig eine Humboldt-Professur

Der von der TU Darmstadt nominierte Kernphysiker Professor Dr. Alexandre Obertelli zählt zu den insgesamt fünf Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern aus dem Ausland, die in 2018 für den höchstdotierten internationalen Forschungspreis Deutschlands – die Alexander von Humboldt-Professur – erhalten haben. Im Juni 2019 erhielt er von Frau Bundesministerin Kaliczek die entsprechende Urkunde.

Zum Artikel

Herzlich Willkommen

auf der Webseite des Darmstädter Instituts für Kernphysik. Wir forschen und lehren auf den Gebieten der Kernstrukturphysik, der Nuklearen Astrophysik, der Relativistischen Schwerionenphysik, der Plasma- und Astroteilchenphysik, der Beschleunigerphysik und verwandten Feldern in experimentellen und theoretischen Arbeitsgruppen. Weitere Informationen finden Sie auf den Seiten der einzelnen Arbeitsgruppen bzw. der von uns durchgeführten Verbundforschungsprojekte. Im Bereich Aktuelles finden Sie alle aktuellen Veranstaltungen und Nachrichten aus dem Institut.

Das Institut für Kernphysik – Ein Portrait über das Institut

Das IKP betreibt den Supraleitenden Darmstädter Linear Beschleuniger (S-DALINAC), verschiedene Detektor- und Technologielabore sowie ein Zentrum für Nukleartheorie.
Experimentalisten und Kerntheoretiker arbeiten eng an einer Vielzahl von wissenschaftlichen Themen zusammen, die von Beschleunigertechnologie und Kernstrukturphysik bis hin zu nuklearer Astrophysik und Materie unter extremen Bedingungen reichen.

Hier gelangen Sie zu dem im Journal Nuclear Physics News erschienenen Portrait.

Experimentelle Kernphysik

Prof. Dr. Thomas Aumann Experimentelle Kernstrukturphysik mit exotischen Ionenstrahlen
  • Priv.-Doz. Dr. habil. Heiko Scheit
(Koordinator R3B,)
Prof. Dr. Joachim Enders Technische Kernphysik und Beschleunigerphysik
Prof. Dr. Dr. h.c./RUS Dieter H. H. Hoffmann Strahlen- und Kernphysik
Prof. Dr. Thorsten Kröll Experimentelle Kernstrukturphysik, Radioaktive Ionenstrahlen
(Abteilungsleitung Fortgeschrittenenpraktikum)
Prof. em. Dr. Dr. h.c. mult. Achim Richter Kern- und Beschleunigerphysik, Quantenchaos
Prof. Dr. Dr. h.c. mult. Norbert Pietralla Experimentelle Kernstruktur und S-DALINAC
  • Dr. Marco Brunken
(Koordination/ Bereich Geschäftsführung)
  • Dr. Volker Werner
(SFB 1245 Teilprojektleitung B3,
GRK 2128 Projektleitung E3,
NuSTAR.de Koordination,
Profilbereich MaRS Koordination)
  • Dr. Oliver Möller
(Lebensdauern angeregter Kernzustände, Elektronenstreuung, Polarimetrie von Gammastrahlung, Schülerpraktika)
  • Dr. Michaela Arnold
(Betriebsleitung S-DALINAC, Strahlenschutzbeauftragte)
  • Dr. Jonny Birkhan
(Ltg. Abt. Strahlenschutz, Strahlenschutzbeauftragter, QCLAM-Spektrometer)
  • Dr. Philipp John
(ATHENE-Nachwuchsgruppenleiter)
  • Dr. Johann Isaak
(180°-Streuung QCLAM-Spektrometer)
Prof. Dr. Markus Roth Laser- und Plasmaphysik
apl. Prof. Dr. Peter von Neumann-Cosel Elektronenstreuung, Wenig-Nukleon-Systeme
Prof. Dr. Tetyana Galatyuk Untersuchung von Quark-Materie mit virtuellen Photonen
Prof. Dr. Wilfried Nörtershäuser Atom- und Kernphysik radioaktiver Nuklide

Theoretische Kernphysik

Prof. Dr. Almudena Arcones Kerne und Materie an den Extremen
Prof. Dr. Jens Braun Stark gekoppelte fermionische Systeme
Priv.-Doz. Dr. Michael Buballa Starke QCD und nukleare Astrophysik
(Lehrkoordination Theorie)
Prof. Dr. Hans-Werner Hammer Starke Wechselwirkung und ultrakalte Atome
Prof. Dr. Karlheinz Langanke Kernphysik und Nukleare Astrophysik
Prof. Dr. Matthias F.M. Lutz Theoretische Hadronenphysik
Prof. Dr. Gabriel Martínez-Pinedo Theoretische nukleare Astrophysik
Prof. Ph.D. Guy Moore Quanten-Chromo-Dynamic
Prof. Dr. Robert Roth Kern- und Vielteilchenphysik
Prof. Dr. Achim Schwenk Kern- und Hadronenphysik
Prof. Dr. Jochen Wambach Kern- und Hadronenphysik

Weitere Lehraktivitäten

Saturday Morning Physics Prof. Dr. Thomas Walther
Prof. Dr. Dr. h.c. mult. Norbert Pietralla
Was steckt dahinter? Prof. Dr. Dr. h.c. mult. Norbert Pietralla
Physikalisches Praktikum für Fortgeschrittene Prof. Dr. Thorsten Kröll
Physikalisches Grundpraktikum: Abteilung Kernphysik Prof. Dr. Tetyana Galatyuk

Technische Einrichtungen

Supraleitender Darmstädter LINear Beschleuniger (S-DALINAC) – Leitung Dr. Michaela Arnold
Betriebsgruppe S-DALINAC M.Sc. Dipl.-Ing.(FH) Jens Conrad
Ltg. Steuerung S-DALINAC Dr. Thore Bahlo
Strahlenschutz Dr. Jonny Birkhan (Leitung)
Dipl.-Ing.(FH) Sven Hennings (stellvertretende Leitung Quellen)
Dr. Marco Brunken (stellvertretende Leitung S-DALINAC)
apl. Prof. Dr. Peter von Neumann-Cosel
Dr. Michaela Arnold
M.Sc. Dipl.-Ing.(FH) Jens Conrad
Elke Schaum
Detektor- & Targetlabor – Leitung Dr. Torsten Abel
Elektronikwerkstatt – Leitung Dipl.-Ing.(TU) Uwe Bonnes
Feinmechanikwerkstatt – Leitung Dirk Oppermann
Technische Leitung/Haustechnik – Leitung Christoph Neubrand
Laserschutz Dipl.-Ing.(FH) Sven Hennings
EDV/IT Dr. Stefan Typel (Leitung)