Neue Professur für Beschleunigerphysik

14. März 2019

Am 1. September 2018 wurde Prof. Dr. Atoosa Meseck auf die Professur für "Beschleunigerphysik – Kollektive Effekte und nichtlineare Strahldynamik" an die Johannes Gutenberg-Universität Mainz (JGU) berufen. Diese Professur entstand in Kooperation mit dem Helmholtz-Zentrum Berlin für Materialien und Energie (HZB). Dort beschäftigt sich Meseck mit neuen Konzepten für Teilchenbeschleuniger. Eine spezielle Komponente, die Undulatoren, hat sie dabei besonders im Blick.
 

"Das erste Mal las ich als Diplomandin über MAMI", erinnert sich Prof. Dr. Atoosa Meseck. Sie erfuhr, wie am Mainzer Mikrotron gearbeitet wurde, und war beeindruckt. "Alle Teilchenbeschleuniger sind Unikate. Jede Anlage wird weltweit nur einmal errichtet und ist hochkomplex. Um sie effektiv betreiben zu können, braucht es einen starken Teamgeist und eine gewisse Zielorientiertheit. Beides ist in Mainz in hohem Maße vorhanden. Das hat mir sehr gefallen."

Im September 2018 wurde sie von der JGU und vom Helmholtz-Zentrum Berlin für Materialien und Energie (HZB) auf eine gemeinsame Professur für Beschleunigerphysik – Kollektive Effekte und nichtlineare Strahldynamik berufen. Sie forscht und arbeitet weiterhin in Berlin, kommt aber regelmäßig nach Mainz.

Experimente für MESA

Dieses Mal ist sie für drei Tage auf dem Campus, um sich mit ihren Kolleginnen und Kollegen am Institut für Kernphysik auszutauschen. Vor allem möchte sie einen Vorschlag für zusätzliche Experimente am neuen Teilchenbeschleuniger MESA unterbreiten: Der Mainz Energy-Recovering Superconducting Accelerator, kurz MESA, wird mit Mitteln des Exzellenzclusters PRISMA+ gebaut und soll 2023 den Betrieb aufnehmen. Diese Anlage wird ganz neue Möglichkeiten in der Forschung eröffnen.

"Die Parameter für den Teilchenbeschleuniger sind von den Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern hier am Institut für Kernphysik optimiert worden. Alles ist sehr gut konzipiert, das fasse ich nicht an", betont Meseck. "Aber es gibt einen Bereich von MESA, den wir für Experimente nutzen könnten, ohne den regulären Betrieb zu beeinträchtigen." Meseck möchte Gamma-Quellen für Kernphysikexperimente entwickeln. "Wir könnten hochenergetische Gammas erzeugen", sagt sie. "Damit würden wir unter anderem Vorarbeit für eine Higgs-Factory leisten, die am Teilchenbeschleuniger des CERN geplant ist: Dort will man tatsächlich einmal Higgs-Teilchen erzeugen."

Die Physikerin ist mit Leidenschaft bei der Sache. Dass ihr Büro an der JGU noch recht kahl und kalt wirkt, stört sie nicht weiter. Sie beugt sich über ihr Notebook, um immer neue Grafiken und Grundrisse aufzurufen. Sie will möglichst anschaulich vermitteln, was sie plant und woran sie arbeitet: "Das müssen Sie ja nicht unbedingt alles schreiben", sagt sie im Interview, "aber ich möchte, dass Sie es im Ansatz verstehen."

Meseck wurde in Teheran geboren, sie ging in Hamburg zur Schule und studierte auch dort. "Ich wollte Hochenergie-Physikerin werden. Beschleunigerphysik habe ich nur nebenher belegt, weil die Kurse gut lagen." Ein Professor für Elementarteilchenphysik fragte sie nach einigen Semestern: "Womit möchten Sie sich beschäftigen? Hardware oder Software? Sie sollten sich entscheiden." Meseck war verblüfft. Sie wusste nicht, was sie darauf erwidern sollte.

Teure Forschung gut begründen

Tatsächlich erarbeitete sie sich die passende Antwort dann in der Beschleunigerphysik. Dieses Gebiet faszinierte sie mehr und mehr. "Wir beschäftigten uns auf der einen Seite mit hochgradig theoretischer Physik, konnten auf der anderen Seite aber auch das, was wir errechnet hatten, an den Geräten einstellen und erproben. Die Beschleunigerphysik gab uns beides." Sie musste sich nicht entscheiden zwischen Hardware und Software.

Meseck promovierte am Deutschen Elektronen-Synchrotron DESY der Helmholtz-Gemeinschaft. Einer der Forschungsschwerpunkte dort ist die Entwicklung, der Bau und der Betrieb von Teilchenbeschleunigern. Das sogenannte Lattice Design entwickelte sich zu ihrem Fachgebiet: Sie plante, wie das komplexe Netz aus Magneten in Beschleunigern aussehen soll. Und da Beschleuniger eben keine Massenware, sondern Unikate sind, bot jede Anlage neue Herausforderungen. Dann wechselte sie ans HZB und habilitierte über Freie Elektron-Laser.

"Unsere Forschung bindet viele Ressourcen, deswegen müssen wir gut begründen, was wir tun und warum wir es tun. Wir bemühen uns auch, Geld zu sparen, wo immer es sich sinnvoll einrichten lässt. So überlegen wir uns zum Beispiel, ob wir für einen neuen Beschleuniger auch alte Komponenten wiederverwenden können." Oder es werden Möglichkeiten erwogen, Energie zu sparen – wie bei MESA, der über einen neuartigen energierückgewinnenden Betriebsmodus verfügen wird. Auch Mesecks Vorschläge für zusätzliche Experimente zielen darauf ab, möglichst kosteneffizient zu arbeiten. "Der Bau von MESA ist sehr bedeutend", erklärt sie, "weil er uns in der Erforschung Dunkler Materie ein ganzes Stück voranbringen wird."

Am HZB erforscht die Physikerin neuartige Konzepte für Undulatoren. Das sind spezielle Komponenten von Beschleunigern, in denen sich Dipol-Magneten in abwechselnder Feldausrichtung hintereinander aufreihen. Mit ihnen lässt sich die Qualität der Synchrotronstrahlung entscheidend verbessern. Es gibt nur wenige Orte auf der Welt, an denen so intensiv an Undulatoren gearbeitet und geforscht wird wie am HZB. Diese Expertise ist gefragt – am HZB selbst, wo gerade mit BESSY III eine neue Photonenquelle geplant wird, aber auch in Mainz für MESA. Noch im Laufe dieses Jahres wird Meseck die Leitung der Abteilung Undulatoren in Berlin übernehmen. "Das Team dort hat sich mich gewünscht", erzählt sie, "das ist ein sehr gutes Gefühl."

Begeistern für Beschleunigerphysik

Kooperationen mit verschiedensten Institutionen haben Meseck schon immer interessiert. Sie schätzt den Austausch von Ideen. So unterrichtete sie seit 2012 Beschleunigerphysik an der Humboldt-Universität zu Berlin. Und nun ist sie auch in Mainz regelmäßig anzutreffen: "Für Studierende biete ich Blockveranstaltungen an", sagt sie. Auch bei der Master Academy "Inspiring Physics" der JGU engagiert sie sich. "Gerade läuft ein Nachantrag für eine Doktorandenstelle an der JGU." Das wäre ein weiteres Standbein.

Meseck möchte junge Leute für die Beschleunigerphysik begeistern: "Früher waren wir nicht besonders gut darin zu erklären, was wir tun. Das hat sich in den letzten Jahren geändert. Wir haben gelernt, für unser Fach zu werben. Beschleunigerphysik ist faszinierend, wir erproben komplexe Theorie an einmaligen Geräten, die wir Komponente für Komponente selbst konzipieren. Wir schaffen ein Guckloch, durch das wir beobachten können, wie die Natur funktioniert." Mainz spielt in dieser Hinsicht für Meseck eine besondere Rolle. "Es ist ein Ort mit einer großen Tradition: Beschleuniger zu bauen – und das wird hoffentlich so bleiben."