Synchrotronstrahlung

Gemäß Straßenverkehrsordnung wird die Änderung der Fahrtrichtung durch ein Lichtzeichen angezeigt. Zwingt man elektrisch geladene Teilchen auf eine Kreisbahn, strahlen auch diese Licht ab: so genannte Synchrotronstrahlung.

Für die Konstrukteure von Teilchenbeschleunigern ist diese Sache in der Regel recht ärgerlich. Denn Lichtabstrahlen kostet Energie. Und zwar umso mehr, je enger die Kurve und je größer die bereits vorhandene Energie ist. Irgendwann verlieren die Teilchen bei jedem Umlauf soviel Energie, dass alle Energie, die man hineinsteckt, direkt wieder als Licht herauskommt. Eine recht kostspielige Tunnelbeleuchtung.

Eine Lösung bestünde darin, größere Ringe zu bauen, weil dies die Kurven flacher macht. Das ist aber sehr, sehr teuer. Der mit 27 Kilometer Umfang derzeit längste Tunnel befindet sich am CERN. Es ist wohl unwahrscheinlich, dass noch Größeres gebaut wird.

Der Energieverlust in Zahlen

Für die abgestrahlte Leistung eines relativistischen Teilchens gilt:

Wieso ist die Synchrotronstrahlung bei Elektronen ärgerlicher als bei Protonen?

Die Ruhemasse eines Teilchens geht als vierte Potenz in den Energieverlust durch Synchrotronstrahlung ein. Ein Elektron ist 2000-mal leichter als das Proton. Entsprechend ist der Energieverlust 160 Billionen-Mal größer.