Panorama

Hannes-Alfvén-Preis für Victor Malka und Toshiki Tajima

05.08.2019 - EPS hebt Bedeutung der plasmabasierten Beschleunigerphysik hervor.

Auf der 46th Euro­pean Physical Society Con­ference on Plasma Physics verlieh die EPS im Juli in Mailand den dies­jährigen Hannes-Alfvén-Preis für heraus­ragende Beiträge zur Plas­maphysik an Victor Malka vom La­boratoire d'Op­tique Ap­pliquée (LOA), Paris, und Tos­hiki Tajima von der Univer­sity of Califor­nia (UCI), Irvine, U.S.A.

Beide Wissen­schaftler sind füh­rende Köpfe auf dem Gebiet der plas­maba­sierten Be­schleuni­gerphy­sik und entwi­ckeln al­ter­native Kon­zepte, die zu ei­ner Kom­primie­rung der Be­schleuni­ger­anla­gen durch neuar­tige Be­schleuni­gungs­metho­den füh­ren sol­len. Eine solche ist un­­be­dingt notwen­dig, um die zu untersu­chenden Ele­­men­tarteil­chen auf Energien zu brin­gen, mit denen grundle­gende physi­kali­sche Mo­dellvor­stellun­gen rund um die vier Grund­kräfte und de­ren Ver­einheitli­chung experi­mentell über­prüft, und neue Teil­chen­eigen­schaften gefun­den wer­den kön­nen. Mit bisher etab­lier­ten Me­thoden zur Teil­chenbe­schleuni­gung bräuchte es bei­spiels­weise für einen Vorstoß in den Energie­bereich der Gro­ßen Ver­einheitli­chung (GUT) Maschi­nenaus­maße, die ein Vielfa­ches un­seres Sonnen­systems überstie­gen. Aber auch prakti­sche An­wendun­gen, zum Beispiel in Medi­zintech­nik und Mate­ri­al­wissen­schaft, können von den neuen Be­schleuni­gerkon­zepten profitie­ren.

Ent­spre­chend wurde Pro­fessor Malka nun für „seine wichti­gen Bei­träge zur Entwick­lung kompak­ter Laser-Plasma-Be­schleuni­ger und zu deren inno­vati­ven An­wendun­gen in Wissen­schaft und Ge­sell­schaft, die sich über ul­tra­schnel­le Phäno­mene, Be­schleuni­gerphy­sik, Me­dizin, Ra­diobiolo­gie, Che­mie und Material­wissen­schaften er­strecken“, ausge­zeich­net.

Pro­fessor Tajima erhielt die Aus­zeich­nung für „seine zu­kunfts­trächti­gen, breiten und neu­artigen Bei­träge zur Plas­maphysik und plas­maba­sierten Be­schleuni­gerphy­sik, ein­schließ­lich des Konzepts der La­ser-Wa­kefield-Be­schleuni­gung“ (LWFA). Der the­oretische Physiker gilt zu­sammen mit Pro­fessor John Dawson als Er­fin­der LWFA und war an einer Reihe von the­oreti­schen und ge­mein­schaftli­chen ex­perimen­tellen Projek­ten auf der gan­zen Welt betei­ligt.

Als international führender Wissenschaftler in der Erforschung von Plasma-Laser-Beschleunigern war Victor Malka einer der ersten, die das Potenzial von Partikel- und Laserstrahlungsquellen beleuchteten. Er widmete einen großen Teil seiner Karriere der Entwicklung dieses Themas und arbeitet zurzeit sowohl am Weizmann Institute of Science, Rehovot, Israel, als auch am Laboratoire d'Optique Appliquee (LOA), CNRS, Ecole Polytechnique, ENSTA Paristech, Palaiseau, Frankreich.

Zu seinen vielen internationalen Errungenschaften gehört die Produktion der ersten relativistischen Elektronenstrahlen im Wellenbrecherregime, der erste Nachweis der Mono-Energie-Beschleunigung eines Elektronenstrahls in einem Laser-Plasma-Kielwellen-Feld, die Einführung von Laserpulskollisionstechniken zur Steuerung der Elektroneninjektion und -beschleunigung und innovative Maßnahmen an Laser-Plasma-Beschleunigern als Motor hochenergetischer Synchrotronstrahlung. Seine jüngste Arbeit beschäftigt sich mit der ersten Anwendung kohärenter breitbandiger spektraler Übergangsstrahlung zur Charakterisierung der zeitlichen Beschleunigung von Elektronen und ermöglicht so die Messung eines Elektronenpulses mit einer Dauer von 1,5 Femtosekunden. Darüber hinaus leistete er einen wesentlichen Beitrag zur Laserionenbeschleunigung. Als Pionier bei Plasma-Laser-Beschleuniger-Anwendungen arbeitet er mit Kliniken und Industrie zusammen, um die neuen Methoden für bildgebende Verfahren der Medizintechnik und für Krebsbehandlungen nutzbar zu machen.

Neben der Initiierung und Koordinierung zahlreicher europäischer Verbundprojekte trug Malka auch zur Entwicklung der europäischen Strategie in diesem Forschungsbereich beigetragen.

Toshiki Tajima hat derzeit den Rostoker-Lehrstuhl am Department of Physics and Astronomy an der UC Irvine inne, der darauf abzielt, das Vermächtnis von Professor Norman Rostoker in der Plasmaphysik und angewandten Physik zu erweitern. Tajima war Rostokers erster Doktorand. An der University of Texas startete er unter anderem 1993 das erste vom DoE geförderte Laser-Wakefield-Beschleunigungs- (LWFA)projekt mit Professor Michael Downer. Er gehörte auch zu dem Team, das 1994/1995, erstmals den experimentellen Proof-of-Principle der LWFA zeigte. Anschließend war er Generaldirektor des Kansai Photon Science Institute der Japanischen Atomenergiebehörde sowie Professor an der Ludwig-Maximilians-Universität.

LWFA war ein transformatives Konzept: sowohl in der Physik der hochintensiven Laser-Plasma-Interaktionen als auch in der Teilchenbeschleunigungstechnologie. Angetrieben von einem Laser bei optischen Wellenlängen hat die LWFA das Potenzial, die Größe zukünftiger Beschleuniger um den Faktor 1000 zu verringern. Es gilt als die herausragende Lösung für die Grenzen der konventionellen Beschleunigertechnologie, die die Beschleunigergemeinde sucht. Derzeit sind in 150 Labors weltweit mehrere tausend Forscher und Ingenieure an der LWFA-Arbeit beteiligt. Das Feld gilt als eines der spannendsten Themen der Laserphysik. Das anhaltend hohe Niveau der Finanzierung wird für die nächsten fünf Jahre auf fünf Milliarden Dollar geschätzt. In Europa werden vier Großanlagen gebaut: Apollon in Frankreich und die drei Extreme-Light-Infrastructure- (ELI-) Anlagen in Mittel- und Osteuropa.

EPS / LK

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