MESA

MESA (Mainz Energy-Recovering Superconducting Accelerator) ist ein linearer Teilchenbeschleuniger für Elektronenstrahlen am Exzellenzcluster PRISMA der Johannes Gutenberg-Universität Mainz.^[1] Seit Juni 2024 sind erste Bestandteile (Elektronenstrahlquelle, Leistungsverstärker) in Betrieb,^[2] der Start der wissenschaftlichen Experimente ist für Ende 2025 vorgesehen.^[3] Der Beschleuniger soll für Experimente in der Kern- und Hochenergiephysik genutzt werden, insbesondere sind Präzisionsmessungen des Mischungswinkels der der elektroschwachen Vereinheitlichung und die Suche nach neuen Teilchen mit geringen Massen geplant.

MESA kann sowohl im externen Strahlmodus als auch im sogenannten ERL (Energy Recovery Linac) Betriebsmodus betrieben werden, wobei letzterer besonders energiesparend arbeitet. Der Betriebs-Gleichstromstrahlstrom und die Energie betragen 0,15 mA mit polarisierten Elektronen bei 155 MeV. Im ERL-Modus steht ein polarisierter Strahl von 1 mA bei 105 MeV zur Verfügung. In einer späteren Bauphase von MESA soll der Strahlstrom im ERL-Modus auf 10 mA für unpolarisierte Elektronen erhöht werden.^[4]

MESA soll der weltweit erste Beschleuniger werden, der die Multiturn-Energierückgewinnung in einem supraleitenden Umfeld einsetzt und soll auch als Testumgebung für andere Großanlagen weltweit dienen.^[5]

Geplante Experimente am MESA-Beschleuniger

P2 Experiment:^[6] Ziel ist die Bestimmung des schwachen Mischungswinkels mit einer Präzision von 0,15 % bei einem Viererimpulsübertrag von 0,00045 GeV².
Magix Experiment:^[7] Das Experiment ist für präzise Messungen von Observablen von Nukleonen im Niedrigenergiebereich konzipiert, insbesondere für die Formfaktoren des Protons bei geringen Viererimpulsübertragungen.
DarkMESA Experiment:^[8] Das Experiment ist für die Detektion von leichter Dunkler Materie (LDM) konzipiert, die im einfachsten Modell mit einem massiven Vektorpartikel, dem dunklen Photon γ', koppelt.

Weblinks

MESA – Mainz Energy-Recovering Superconducting Accelerator. In: uni-mainz.de. Abgerufen am 18. August 2025 (deutsch, englisch).

Einzelnachweise

↑ Teilchenbeschleuniger MESA. In: PRISMA+ Cluster of Excellence. 30. November 2023, abgerufen am 30. November 2023.
↑ MESA-Elektronen-Quelle produziert zum ersten Mal Strahl im LINAC-Tunnel. In: PRISMA+ Cluster of Excellence. 8. Mai 2024, abgerufen am 18. August 2025 (vgl. auch Meldung: „Erste Hochfrequenzleistungsverstärker für MESA erfolgreich in Betrieb genommen“ vom 28. Juni 2024).
↑ „Wir werden geringste Abweichungen messen“. In: Unizeitung wissen leben Nr. 1. 29. Januar 2025, abgerufen am 18. August 2025 (Interview mit Alfons Khoukaz).
↑ F. Hug, K. Aulenbacher, S. Friederich, P. Heil, R.G. Heine, R. Kempf, C. Matejcek, D. Simon: STATUS OF THE MESA ERL-PROJECT. In: 63th ICFA Advanced Beam Dynamics Workshop on Energy Recovery Linacs. doi:10.18429/JACoW-ERL2019-MOCOXBS05. JACoW Publishing, ISBN 978-3-95450-217-2 (inspirehep.net).
↑ MESA – Mainz Energy-Recovering Superconducting Accelerator. In: uni-mainz.de. Abgerufen am 18. August 2025 (deutsch, englisch).
↑ Dominik Becker, Razvan Bucoveanu, Carsten Grzesik, Kathrin Imai, Ruth Kempf, Matthias Molitor, Alexey Tyukin, Marco Zimmermann, David Armstrong, Kurt Aulenbacher, Sebastian Baunack, Rakitha Beminiwattha, Niklaus Berger, Peter Bernhard, Andrea Brogna, Luigi Capozza, Silviu Covrig Dusa, Wouter Deconinck, Jürgen Diefenbach, James Dunne, Jens Erler, Ciprian Gal, Michael Gericke, Boris Gläser, Mikhail Gorchtein, Boxing Gou, Wolfgang Gradl, Yoshio Imai, Krishna S. Kumar, Frank Maas, Juliette Mammei, Jie Pan, Preeti Pandey, Kent Paschke, Ivan Perić, Mark Pitt, Sakib Rahman, Seamus Riordan, David Rodríguez Piñeiro, Concettina Sfienti, Iurii Sorokin, Paul Souder, Hubert Spiesberger, Michaela Thiel, Valery Tyukin, Quirin Weitzel: The P2 experiment. In: The European Physical Journal A. Band 54, Nr. 11, 30. November 2018, ISSN 1434-601X, S. 208, doi:10.1140/epja/i2018-12611-6.
↑ MAGIX Collaboration: The physics program of MAGIX and DarkMESA. 1. Januar 2023, abgerufen am 30. November 2023.
↑ Mirco Christmann, Patrick Achenbach, Stephan Aulenbacher, Maik Biroth, Stefano Caiazza, Achim Denig, Luca Doria, Jennifer Geimer, Pepe Gülker, Pascal Klag, Matteo Lauß, Maximilian Littich, Stefan Lunkenheimer, Theodoros Manoussos, David Markus, Manuel Mauch, Harald Merkel, Julian Müller, Judith Schlaadt, Björn Schlimme, Concettina Sfienti, Sebastian Stengel, Constantin Szyszka, on behalf of the MAGIX collaboration: Light Dark Matter Searches with DarkMESA. In: Proceedings of The European Physical Society Conference on High Energy Physics — PoS(EPS-HEP2021). Band 398. SISSA Medialab, 12. Mai 2022, S. 129, doi:10.22323/1.398.0129 (sissa.it [abgerufen am 30. November 2023]).

[1] Teilchenbeschleuniger MESA. In: PRISMA+ Cluster of Excellence. 30. November 2023, abgerufen am 30. November 2023.

[2] MESA-Elektronen-Quelle produziert zum ersten Mal Strahl im LINAC-Tunnel. In: PRISMA+ Cluster of Excellence. 8. Mai 2024, abgerufen am 18. August 2025 (vgl. auch Meldung: „Erste Hochfrequenzleistungsverstärker für MESA erfolgreich in Betrieb genommen“ vom 28. Juni 2024).

[3] „Wir werden geringste Abweichungen messen“. In: Unizeitung wissen leben Nr. 1. 29. Januar 2025, abgerufen am 18. August 2025 (Interview mit Alfons Khoukaz).

[4] F. Hug, K. Aulenbacher, S. Friederich, P. Heil, R.G. Heine, R. Kempf, C. Matejcek, D. Simon: STATUS OF THE MESA ERL-PROJECT. In: 63th ICFA Advanced Beam Dynamics Workshop on Energy Recovery Linacs. doi:10.18429/JACoW-ERL2019-MOCOXBS05. JACoW Publishing, ISBN 978-3-95450-217-2 (inspirehep.net).

[5] MESA – Mainz Energy-Recovering Superconducting Accelerator. In: uni-mainz.de. Abgerufen am 18. August 2025 (deutsch, englisch).

[6] Dominik Becker, Razvan Bucoveanu, Carsten Grzesik, Kathrin Imai, Ruth Kempf, Matthias Molitor, Alexey Tyukin, Marco Zimmermann, David Armstrong, Kurt Aulenbacher, Sebastian Baunack, Rakitha Beminiwattha, Niklaus Berger, Peter Bernhard, Andrea Brogna, Luigi Capozza, Silviu Covrig Dusa, Wouter Deconinck, Jürgen Diefenbach, James Dunne, Jens Erler, Ciprian Gal, Michael Gericke, Boris Gläser, Mikhail Gorchtein, Boxing Gou, Wolfgang Gradl, Yoshio Imai, Krishna S. Kumar, Frank Maas, Juliette Mammei, Jie Pan, Preeti Pandey, Kent Paschke, Ivan Perić, Mark Pitt, Sakib Rahman, Seamus Riordan, David Rodríguez Piñeiro, Concettina Sfienti, Iurii Sorokin, Paul Souder, Hubert Spiesberger, Michaela Thiel, Valery Tyukin, Quirin Weitzel: The P2 experiment. In: The European Physical Journal A. Band 54, Nr. 11, 30. November 2018, ISSN 1434-601X, S. 208, doi:10.1140/epja/i2018-12611-6.

[7] MAGIX Collaboration: The physics program of MAGIX and DarkMESA. 1. Januar 2023, abgerufen am 30. November 2023.

[8] Mirco Christmann, Patrick Achenbach, Stephan Aulenbacher, Maik Biroth, Stefano Caiazza, Achim Denig, Luca Doria, Jennifer Geimer, Pepe Gülker, Pascal Klag, Matteo Lauß, Maximilian Littich, Stefan Lunkenheimer, Theodoros Manoussos, David Markus, Manuel Mauch, Harald Merkel, Julian Müller, Judith Schlaadt, Björn Schlimme, Concettina Sfienti, Sebastian Stengel, Constantin Szyszka, on behalf of the MAGIX collaboration: Light Dark Matter Searches with DarkMESA. In: Proceedings of The European Physical Society Conference on High Energy Physics — PoS(EPS-HEP2021). Band 398. SISSA Medialab, 12. Mai 2022, S. 129, doi:10.22323/1.398.0129 (sissa.it [abgerufen am 30. November 2023]).

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