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Iap-intro

Arbeitsbereiche und Forschungsschwerpunkte des Instituts für Angewandte Physik (IAP)

An unserem Institut finden Sie folgende Arbeitsbereiche:

Astrophysik

Der Schwerpunkt der Forschungstätigkeiten der Arbeitsgruppe Experimentelle Astrophysik sind Experimente im Rahmen der nuklearen Astrophysik, insbesondere die Frage nach dem Ursprung der Elemente.
Die Arbeitsgruppe führt eine Vielzahl kernphysikalischer Experimente an Großforschungseinrichtungen durch. Dazu gehören zum Beispiel das GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung GmbH, Darmstadt, mit dem LAND/R3B-Aufbau und dem ESR, das CERN, Genf, Schweiz, mit der n_TOF-Anlage und das Los Alamos National Laboratory, New Mexico, U.S.A., mit der LANSCE-Einrichtung.
In Zukunft soll ein maßgeblicher Teil des experimentellen Programms an der im Aufbau befindlichen 'Frankfurt Neutron Source - FRANZ' stattfinden.

Beschleunigerphysik

Der thematische Schwerpunkt 'Beschleunigerphysik' ist an unserem Institut durch gleich mehrere Professuren und den assoziierten Arbeitsgruppen vertreten.
Dabei sind alle wesentlichen Komponenten von Teilchenbeschleunigern Gegenstand der Forschung, angefangen von der Ionenquellenentwicklung, dem Transport von raumladungsbehafteten Strahlen bis hin zur Entwicklung von HF-Resonatoren zur effizienten Beschleunigung von Protonen und Ionen (mit dem Schwerpunkt RFQ Beschleuniger sowie normal- und supraleitende H-Mode-Kavitäten vom Typ 'IH' und 'CH'). Dabei finden Aktivitäten auf dem Gebiet der Strahldynamik statt (z.B. die Entwicklung komplexer Simulationsprogramme unter Einbeziehung des Raumladungsfeldes und der Wechselwirkung des Strahls mit dem Restgas oder den Wänden), der numerischen Simulation zwecks Hochfrequenzauslegung von Beschleunigerkavitäten, bis hin zu den Schritten Konstruktion, Bau, HF-Abstimmung und schließlich Leistungstests von HF-Resonatoren. Darüber hinaus werden auch die eng verwandten Themenbereiche Strahldiagnose und Vakuumtechnik abgedeckt.
Viele der genannten Entwicklungen basieren auf eine enge Zusammenarbeit mit den Fachgruppen am GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung GmbH und sollen der Verbesserung der bestehenden und dem Aufbau der geplanten FAIR-Anlage zugutekommen. Einige Beispiele sind die detaillierte Auslegung des Protonenlinac für GSI-FAIR auf Basis der normalleitenden CH-Struktur, der 'Advanced Demonstrator' als Konzeptstudie für einen Dauerstrich-Beschleuniger auf Basis der supraleitenden CH-Struktur, sowie Upgrade- und Neubaumaßnahmen am bestehenden GSI Schwerionenbeschleuniger Unilac.
Ein Hauptprojekt im eigenen Haus ist weiterhin der Aufbau der Neutronenquelle FRANZ. Hier wird der Hauptbeschleunigerabschnitt gegenwärtig fertig gestellt und schrittweise eingebaut und in Betrieb genommen.

Plasmaphysik

Der Schwerpunkt der Arbeitsgruppe umfasst die Wechselwirkung von Ionenstrahlen und Lasern mit Plasmen, Hochstromentladungen besonders mit Anwendungen einer koaxialen Lorenz-Drift-Geometrie und quantenmechanische Aspekte supersymmetrischer Streuung.
Ein Großteil dieser Forschung wird durch die Zusammenarbeit und die Nutzung der Großgeräte des Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung GSI in Darmstadt ermöglicht. Dabei können intensive hochenergetische Schwerionenstrahlen tief in einem Festkörper extreme Zustände erzeugen, wie sie sonst nur im Kern der Erde oder innerhalb von großen Planeten auftreten. Darüber hinaus wird die Wechselwirkung von Laserstrahlen mit Materie zur Erzeugung von energetischen Teilchen (Protonen, Elektronen) und Röntgen- und Gammastrahlen untersucht.
Weitere 'in Haus' Projekte sind die Entwicklung von Hochleistungsschaltern basierend auf einer Lorenz-Drift Entladung (LDS-Schalterkonzept), sowie die Erzeugung einer intensiven UV/VUV-Quelle durch die Kollision zweier Plasmaschichten, deren Beschleunigung in einem koaxialen Elektrodensystem ebenfalls nach dem LDS-Prinzip erfolgt.