Magnet des alten Göttinger Zyklotron-Beschleunigers (in Betrieb von1962 bis 1997)

Der Zyklotronmagnet im Garten vor dem Physikgebäude besteht aus Eisen, genauer gesagt quaderförmigen Stapeln von vielen dünnen Eisenplatten sowie zwei zylinderförmigen Polschuhen aus Eisen mit einem Durchmesser von 1,8 m. Das Gesamtgewicht des Eisens beträgt etwa 250 Tonnen. Um die Polschuhe herum befand sich die Spule eines Elektromagneten, mit dem ein homogenes Magnetfeld zwischen den Polschuhen mit einer magnetischen Flussdichte bis zu 1,4 Tesla erzeugt werden konnte.

Die horizontalen und vertikalen Eisenquader sind nur lose aufeinandergestellt. Zwischen diesen Quadern befand sich ursprünglich ein kleiner Luftspalt. Durch das erste Einschalten des Magnetfelds wird der Eisenkern mit enormer Kraft zusammengepresst und der Luftspalt verschwindet.

Zwischen den Polschuhen befanden sich zwei D-förmige Elektroden D1 und D2 (ähnlich einer durch senkrechten Schnitt halbierten zylindrischen Dose). Daher werden diese Elektroden auch als „Double-Dee“ bezeichnet. An diese Elektroden wurde eine hochfrequente Wechselspannung mit Frequenzen im Bereich 8-10 Megahertz und mit einer maximalen Amplitude von zwanzigtausend Volt angelegt. Das „Double-Dee“ wird also mit einem starken Kurzwellensender betrieben.

Im Zentrum der Elektroden wurden Wasserstoff- oder Deuterium-Ionen, also elektrisch geladene Wasserstoff- oder Deuteriumatome mit geringer Geschwindigkeit auf den Weg geschickt (Protonenquelle). Pro Umlauf in den Elektroden werden diese mit 20 Kilovolt beschleunigt, werden also immer schneller und laufen spiralförmig nach außen. Am äußeren Rand der Elektroden (im Bild am Punkt H) angekommen wird der Ionenstrahl extrahiert und besitzt nur eine Energie entsprechend einer Beschleunigung mit bis zu 27 Millionen Volt. Solch ein Ionenstrahl hat in Luft eine Reichweite von etwa 4 m und erzeugt dort eine charakteristische Leuchtspur durch Ionisation der Luftmoleküle. Durch Ausmessen der Länge der Leuchtspur haben die Techniker der Fa. Philips in den 1960er Jahren die Energie des erzeugten Ionenstrahls überprüft.

Mit Hilfe solcher energiereichen Ionen konnten am II. Physikalischen Institut zahlreiche kernphysikalische Experimente durchgeführt werden, mit dem Ziel den Aufbau und die Struktur von Atomkernen besser zu verstehen.

Prof. Hans Hofsäss,
II. Physikalisches Institut, Mai 2026